Intel’s news source for media, analysts and everyone curious about the company.

Fun Facts: Wie klein genau sind denn 22 Nanometer?

  • In den Bell Labs wurde 1974 der erste Transistor hergestellt. Dieser war groß genug, um mit der bloßen Hand zusammengebaut zu werden. Im Vergleich dazu würden über 100 Millionen 22nm Tri-Gate-Transistoren auf eine Nadelspitze1 passen.
  • Über 6 Millionen der 22nm Tri-Gate-Transistoren würden in dem Punkt2 am Ende dieses Satzes Platz finden.
  • Die Gates eines 22nm Tri-Gate-Transistors sind so klein, daß über 4000 von ihnen nebeneinander auf der Breite eines einzelnen menschlichen Haares3 Platz finden.
  • Wenn ein durchschnittliches Haus genauso verkleinert werden könnte wie ein Transistor, dann könnte man das Haus ohne ein Mikroskop nicht mehr sehen. Um die Struktur auf einem 22nm Transistor mit dem bloßen Auge sehen zu können, müßte man den Chip auf die Größe eines Hauses vergrößern4.
  • Verglichen mit dem ersten Mikroprozessor von Intel, dem 4004 im Jahr 1971 eingeführt, ist eine 22nm CPU über 4000-Mal so schnell und jeder Transistor benötigt etwa 5000-Mal weniger Energie. Dabei hat sich der Preis pro Transistor um Faktor 50.000 reduziert.
  • Ein 22nm Transistor kann in einer einzigen Sekunde über 100 Milliarden ein- und ausgeschaltet werden. Einen normalen Lichtschalter so oft zu bedienen würde circa 200 Jahre in Anspruch nehmen5.
  • Es ist schon schwer einen Tri-Gate-Transistor zu entwickeln, aber es ist schon fast unglaublich diesen auch in Massenproduktion herzustellen. Die Fabriken von Intel stellen über 5 Milliarden Transistoren pro Sekunde her. Das sind 150.000.000.000.000.000 Transistoren pro Jahr, womit über 20 Millionen Transistoren pro Bewohner auf der ganzen Welt kommen.

1 die Spitze einer Nadel beträgt 1,5 mm im Durchmesser

2 Das Satzzeichen Punkt wird dabei mit 1/10 mm2 gewertet

3 der Durchmesser eines menschlichen Haares beträgt etwa 90 Mikrometer

4 Die Strukturgröße, die mit dem bloßen menschlichen Auge noch zu sehen ist, beträgt 40 Mikrometer

5 unter der Annahme, daß eine Person den Lichtschalter 150 Mal pro Minute bedient


Hintergrundinformationen

Seit der Erfindung des Transistors im Jahr 1947 hat sich die Technologie rasend schnell entwickelt, wobei der Weg gepflastert ist von leistungsstärkeren, immer kosteneffektiveren und  energieeffizienteren Produkten. Um diesen Weg fortzusetzen – ganz im Sinne des Mooreschen Gesetzes – wurden zahlreiche Innovationen nötig; dazu gehört das „gestreckte Silizium“ (Strained Silicon, von Intel im Jahr 2003 eingeführt) und das high-k Dielektrikum und metallischem Gate (im Jahr 2007 von Intel eingeführt). Intel ist nun dabei die nächste radikale Änderung im Transistor-Design vorzunehmen. Damit wird eine bislang unerreichte Verbindung von Rechenleistung und Energieeffizienz für eine ganze Bandbreite von Computern – von Server zu Desktop-PCs und von Notebooks zu Handheld-Geräten – ermöglicht.

Zum ersten Mal in der Geschichte werden Transistoren aus Silizium dreidimensional. Intel führt den Tri-Gate-Transistor ein, bei dem der Transistorkanal in die dritte Dimension wächst. Der Stromfluß wird dabei auf drei Seiten des Kanals kontrolliert (oben, links und rechts) im Gegensatz zu bisherigen Planar-Transistoren, die nur von oben kontrolliert werden. Das Resultat ist eine wesentlich bessere Kontrolle über den Transistor, Erhöhung des Stromflusses (für mehr Rechenleistung), wenn der Transistor eingeschalten ist und weniger Verlust (geringere Leckströme), wenn der Transistor ausgeschalten ist.

Blicken wir in die Geschichte des Transistors mit wichtigen Wendepunkten, wie die Einführung der 22nm Innovation von Intel, mit der die Fortführung des Mooreschen Gesetzes in der absehbaren Zukunft sichergestellt ist.

  • 16. Dezember 1947: William Shokley, John Bardeen und Walter Brattain bauen den ersten funktionierenden Transistor in den Bell Labs.

22nm_1.jpg

  • 1950: William Shockley entwickelt den Bipolartransistor, der im heutigen Standard als Referenz-Transistor gesehen wird.
  • 18. Oktober 1954: Das erste Transistorradio kommt unter dem Namen TR1 auf den Markt und besteht aus nur vier Germanium Transistoren.
  • 25. April 1961: An Robert Noyce wird das erste Patent für eine integrierte Schaltung vergeben. Die bisherigen Transistoren waren ausreichend für den Gebrauch in Radios und Telefonen, aber neue Elektrogeräte setzten etwas kleineres voraus – die integrierte Schaltung.

22nm_2.jpg

  • 1965: Das Mooresche Gesetz wurde geschaffen, als Gordon Moore in einem Artikel des Electronics Magazine vorhersagt, daß sich die Anzahl von Transistoren auf einem Chip in etwa jedes Jahr verdoppelt (ein Jahrzehnt später revidierte er auf einen Zyklus von etwa 2 Jahren). Drei Jahre später gründete er gemeinsam mit Robert Noyce die Firma Intel als Kurzform von „Integrated Electronics“.

22nm_3.jpg

  • 1969: Intel entwickelt erfolgreich die erste PMOS Silizium Gate Transistortechnologie. Für diese Transistoren verwendet man weiterhin das traditionelle Silizium-Dioxid (SiO2) Gate Dielektrikum, führt aber die neuen Gate Elektroden aus Polysilizium ein.
  • 1971: Intel stellt seinen ersten Mikroprozessor vor – den 4004. Der 4004 bestand aus 2250 Transistoren auf einer Fläche von 3,17 mm auf 1,6 mm und wurde mit Intel’s 10 Micron PMOS Technologie auf 50,8 mm (2 inch) Wafern hergestellt.

22nm_4.jpg

  • 1985: Der Intel 386™ Mikroprozessor kommt mit 275.000 Transistoren auf den Markt – über 100–Mal mehr als der ursprüngliche 4004. Es war ein 32-Bit Chip, der sich auf Multitasking verstand, also mehrere Programme zur gleichen Zeit ausführen konnte. Er wurde unter Verwendung der 1,5 Micron CMOS Technologie hergestellt.
  • 13. August 2002: Intel stellt mehrere technologische Durchbrüche in seiner 90nm Prozesstechnologie vor, angefangen bei Transistoren mit höherer Leistung und geringerem Energiebedarf, „gestrecktes“ Silizium (Strained Silicon), schnelleren Kupferverbindungen, sowie ein neues Low-k Dielektrikum. Das war die industrieweite Ersteinführung  von gestrecktem Silizium in die Produktion.

22nm_5.jpg

  • 29. Januar 2007: Intel stellt ein bahnbrechendes Material für Transistoren vor – das high-k Dielektrikum und metallischem Gate – das für die Isolierschicht und das schaltende Gate verwendet wird. Auf dieser Basis entstehen hunderte Millionen von 45nm Transistoren in der nächsten Generation  der Intel® Core™ 2 Duo, Intel Core 2 Quad und Xeon® Multi-Core Prozessoren – mit dem Codenamen Penryn.

22nm_6.jpg

  • 3. Mai 2011: Intel kündigt an, daß ein radikal neuer Transistor-Entwurf in die Massenproduktion Einzug hält. Die Tri-Gate-Transistoren verbinden eine bislang unerreichte Rechenleistung mit Energieersparnis für eine ganze Bandbreite von Computern, vom schnellsten Server bis hin zum kleinsten Handheld-Gerät.

22nm_7.jpg

Intel (NASDAQ: INTC), das weltweit führende Unternehmen in der Halbleiterinnovation, entwickelt und produziert die grundlegende Technik für die Computerprodukte unserer Welt. Weitere Informationen über Intel finden Sie unter http://www.intel.de/newsroom und http://blogs.intel.com.

Intel, Intel Atom und das Intel Logo sind Marken der Intel Corporation in den USA oder anderen Ländern.

*Andere Marken oder Produktnamen sind Eigentum der jeweiligen Inhaber.


Hochauflösende Bilder der Struktur

22nm Transistor The 22nm 3D tri-gate transistor 32nm vs 22nm or Planar vs Tri-Gate 32nm Transistor

Bilder inklusive Bildunterschriften in hochauflösenden Formaten finden Sie bei Flickr.


Video


Dokumente

Präsentation – Intel stellt die neuen 22nm 3D-Tri-Gate-Transistoren vor

Präsentation – Details zu 22nm

Hintergrundinformation – Wie funktioniert ein Transistor?

Hintergrundinformation – Übersicht der Intel Fabriken