Il nuovo materiale riduce la corrente di perdita
Dal lontano 1960 tutti i MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, ovvero transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo) si producevano usando esclusivamente silicio e biossidio di silicio. Con il lancio del processore Penryn e il contemporaneo passaggio al processo produttivo a 45 nanometri, Intel inserisce per la prima volta un nuovo materiale nella produzione di CPU.
Intel ha usato un materiale diverso per due strati di ogni transistor (in blu e giallo nell'immagine). Nello strato giallo, che nel MOSFET è responsabile per la transizione tra source e drain, l'ossido di silicio ha lasciato il posto a un isolante ad alto coefficiente dielettrico (high-K dielectric). Si tratta di un materiale basato su di uno specifico elemento chimico che é l'afnio (Hafnium Hf).
Intel ha inoltre sostituito il gate in silicio nel layer superiore con uno layer metallico, con un materiale sul quale Intel mantiene il riserbo. Rispetto al processo convenzionale, ancora in uso per i processori a 65 nm, questo cambia le seguenti caratteristiche:
- La velocità di transizione dei transistor aumenta del 20%
- La corrente di perdita, che è responsabile di alti fattori di dissipazione termica - specialmente sul Pentium 4 Prescott - si riduce di dieci volte
Ann Kelleher spiega il comportamento dei nuovi transistor
...con l'aiuto di qualche formula.
In questo modo, il tempo di commutazione dei transistor nelle nuove CPU Penryn è inferiore, e il cambio di stato fornisce segnali più puliti.
É grazie a questi due materiali che la CPU Pernyn offre un potenziale di overclock straordinario. Velocità di 4 GHz e oltre non sono più un problema, come abbiamo potuto vedere anche all'Intel Developer Forum di quest'anno.