英特尔刚刚公布的其最新三维晶体管设计，1999年始于加州大学伯克利分校实验室，是十余年以来研究和开发的顶峰。

　　这种22纳米晶体管（英特尔表示它能使芯片速度提高37%并节约一半能量）将被用于英特尔各种22纳米芯片的产品中，包括逻辑和存储电路。采用“三维电子门（tri-gate）”的晶体管处理器已经在工作系统中得到证明，并且英特尔公司将于今年内下半年投入批量生产。设备制造商将如何利用这种芯片尚不清楚，但他们可能会以此延长移动设备的电池寿命并提高精密度，同样也会为台式机和服务器提供更快的处理速度。

　

　　英特尔转向这一全新设计是由于现有设计已经开始遭遇瓶颈。传统晶体管是由安置在一块平面信道顶端一个名为电子门的金属结构构成的。这个电子门控制着经由该信道从源极流向漏极的电流。每一代芯片，其信道都会变得更小，使得像英特尔这样的公司能够通过集成更多的晶体管而制造出更快速的芯片。但对于电子门，要完全切断电流已经变得更加困难。无法完全关闭的漏电晶体管会浪费能量。

　　三栅极晶体管（tri-gate transistor）利用在芯片表面竖起的矩形硅信道，使得电子门可以从三个方向联通信道，而不只是一面。这种更为紧密的联系意味着电子门甚至在22纳米工艺下几乎可以完全关闭，这正是英特尔的新型芯片在效能方面获得提高的原因。同样有可能通过制造有着多个电子门彼此相连的硅信道的三栅极晶体管，以提高流经各晶体管的电流总量，从而获得更高的性能。

　　英特尔并不是这种设计的发明者，但却是首次将其应用于产品的公司。如果该公司在从32纳米向22纳米晶体管转型的过程中接受了平面晶体管，那么这种芯片将在效率和性能方面有20%到30%的提升，行业分析师莱恩里·格温耐普（Linley Gwennap）说。曾有推测表示该公司将仅会把这种新晶体管设计应用于存储元件而不是逻辑元件，因此并不会完全舍弃平面晶体管。通过将三栅极技术应用于存储和逻辑芯片，格温耐普说，“英特尔实际上正在冲击瓶颈并看到性能上的大幅提升，这或许会成为一个（超越其竞争对手的）巨大优势”。

　　这些三维晶体管最初是由三位加州大学伯克利分校的研究人员在上世纪90年代末设想并建造出来的，作为对美国防御远景研究规划局（United States Defense Advanced Research Projects Agency）的要求为设计25纳米以下晶体管的回应，这是小于当时产品中晶体管技术量级要求的。胡正明（Chenming Hu）在1996年飞往日本的途中为这种新型晶体管书写了技术说明。一个由胡、杰弗里•波哥（Jeffrey Bokor）和Tsu-Jae King Liu组成的小组首先在1999年制造出了这些被称作FinFET的晶体管。

　　“它当初大获成功，”胡表示。在伯克利的研究人员继续对设计进行改进的同时，学校选择将此知识产权向公众发布而不是申请专利。胡曾向多个公司提出这一项目，包括英特尔。2002年，FinFET以及名为“绝缘硅（silicon on insulator）”的伯克利第二项设计被《国际半导体技术蓝图》（International Technology Roadmap of Semiconductors）誉为有可能满足行业今后15年需求的技术。但至少在英特尔， FinFET领先第二项设计，这种设计需要向晶体管中加入一层很薄的硅。大约两年前，生产硅晶圆的公司还不能使活动层足够薄。法国公司Soitec现在已经能够为这种设计制造出所需的晶圆，并且胡表示，英特尔的竞争对手可能会在某个时候采用它。

　　将三维晶体管器件设计从实验室转移到实际产品花费了大约十年时间。有关为制造新型芯片所要做的必要芯片升级的诸多细节英特尔并未透露。但基于对新材料和新机器无明显需要的事实，以及公司承诺产品成本仅有2%到3%的微弱上涨，改进似乎也不会太大。该公司已表示，制造三维晶体管信道仅需一道额外的蚀刻工序。

　　胡表示，伯克利的研究人员从开始就决定他们的最新设计将要与业内已有基础设备兼容，而且也证明事实如此。胡表示，使该技术投入量产的主要障碍或许就是要解决可靠性问题：当数以亿计的极薄的三维信道制造在一块独立晶圆上时，要使它们可控。

　　胡表示，伯克利小组设计了这些三极管，因此他们不需要电路设计师来完整地重新设计芯片架构。这是为什么英特尔能够如此之快地开发出产品的部分原因。在过去的五年里，胡的小组一直将电路模拟工具应用于三栅极晶体管。

　　然而，电路设计师们看到了可能由这些三极管带来的新机遇。他们为改变各电子门提供了新的方法，这“给了设计师们可以把玩的新玩意儿以进一步提高能效和可靠性，”斯坦福大学电气工程及计算机上科学教授萨巴辛·米特拉（Subhasish Mitra）说。看到一款全新的晶体管在约十年的时间跨度中投入量产是一个令人鼓舞的信号，表明这一行业“并没过时”，而且优秀的技术创意仍然可以从学术实验室中脱颖而出，米特拉补充到。