3D三维晶体管的发展历程

随着摩尔定律的进步越来越艰难，科学家们也早就意识到了3-D结构晶体管的必要性。事实上，Intel早在2002年就宣布了3-D晶体管设计，先后经过了单鳍片晶体管展示(2002年)、多鳍片晶体管展示(2003年)、三栅极SRAM单元展示(2006年)、三栅极后栅极(RMG)工艺开发(2007年)，直至今日方才真正成熟。这一突破的关键之处在于，Intel可将其用于大批量的微处理器芯片生产流水线，而不仅仅停留在试验阶段。摩尔定律也有望从此掀开新的篇章。

英特尔今天表示，在微处理器上实现了历史性的技术突破：成功开发世界首个3D晶体管，名叫Tri-Gate。据英特尔介绍说，3-D Tri-Gate晶体管能够支持技术发展速度，它能让摩尔定律延续数年。该技术能促进处理器性能大幅提升，并且可以更节能，新技术将用在未来22纳米设备 中，包括小庆物埋的手机到大的云计算服务器都可以使用。

根据英特尔的解释，公司重新为芯片设计了电子开关（即晶体管），在过去开关是平面的，现在增加了第誉蚂三维， 它由硅基向上突出。例如，当土地有限，要增加办公室就可以盖摩天大楼。新的3D晶体管道理与此相似。

英特尔展示了22纳米处理器，代号为Ivy Bridge，它将是首款使用3-D Tri-Gate晶体管的量产芯片。3-D晶体管和2-D平面晶体管有本质性的区别，它不只可以用在电脑、手机和消费电子产品上，还可以用在汽车、宇宙飞 船、家用电器、医疗设备和其它多种产品中。

英特尔CEO欧德宁说：“英特尔的科学家和工程师曾经重新发明晶体管，这一次利用了3D架构。很让人震惊，改变世界的设备将被创造出来，我们将把摩尔定律带入新的领域。”

长久以来，科学家就认识到3D架构可以延长摩尔定律时限。这次突破可以让英特尔量产3-D Tri-Gate晶体管，从而进入到摩尔定律的下一领域。

摩尔定律认为由于硅技术的发展，每2年晶体管密度就会翻倍，它能增强功能和性能，降低成本。在过去四十年里，摩尔定律成为半导体产业的基本商业模式。

通过使用3D晶体管，芯片可以在低电压和低泄露下运行，从而使性能和能耗取得大幅改进。在低电压条件下，22纳米的3-D Tri-Gate晶体管比英特尔32纳米平面晶体管性能提蚂差高37%。这意味着它能用在许多小的手持设备中。另外，在相同的性能条件下，新的晶体管耗电不及 2D平板晶体管、32纳米芯片的一半。

首款3-D Tri-Gate晶体管22纳米芯片代号为Ivy Bridge，英特尔今天展示了该芯片，它能用在笔记本、服务器和台式机中。Ivy Bridge家族的芯片将成为首个大量生产的3-D Tri-Gate晶体管芯片，它将在年底开始量产。3-D Tri-Gate晶体管还将用在凌动芯片中。

解读：对ARM构成威胁

英特尔推出下一代芯片技术，在微处理器装上更多的晶体管，并希望借此帮助公司掌握平板、智能手机市场的话语权。

按照英特尔的计划，2011年底将推出采用新技术的芯片，提供给服务器和台式机、笔记本，它还会为移动设备开发新的处理器。

采用3D晶体管的英特尔芯片可能会给ARM构成威胁，毕竟ARM是现任移动市场的老大。

受新技术发布消息刺激，ARM的股价今天大跌7.3%，在伦敦收于5.58英磅。

Matrix分析师阿德里安(Adrien Bommelaer)认为，英特尔是否能迅速闯进ARM的后院，这还没有定论。他说：“英特尔显然想跳出核心PC市场的范围。关键问题是‘它们能推出一款 处理器，足够强大，可以在移动计算领域一争高下吗？’”“它们将推出新的芯片，比上一代32纳米芯片节能50%，朝正确方向前进了一大步，但是否足够？我 不知道。要知道ARM自己的能效也在进步。”

据英特尔说22纳米的芯片性能比现在的32纳米芯片更高。为了扩大制程技术的优势，赶上移动竞赛，上个月英特尔将2011年资本开支提高到102亿美元，原定数额为90亿美元，目的是落实12纳米制程的开发。

在制程工艺上，英特尔大大领先于其它芯片商，它可以制造更快更高效的处理器。

自20世纪60年代以来，英特尔和其它半导体企业投入数十亿美元搞研发，每两年让芯片上的晶体管数量翻倍，从而方便产品进入到更小更快的小电子 产品中。随着时间的推进，开发和使用先进制程技术成本过高，许多企业无法负担。但分析师说，英特尔资金雄厚，能持续推进制程发展。

花旗集团分析师扬(Glen Yeung)对英特尔的新技术表示赞扬，将目标价提高到了27美元，建立买入英特尔股票。他认为英特尔在芯片制造上有3-4年优势，当芯片闲置时，3D晶体管可以减少电流泄露，当芯片繁忙时它能运行在更低的电压下

设计一个三极管电路

因为我不知道你要三极管工作在什么状态

三极管有三个状态：放大、饱和、截止。

以放大状态为例：

1、一般三极管工作在放大态时，首先他的集射电压Uce要取E/2，也就是3/2=1.5V，原因是根据它的输出特性和负载线的交点，中间区域可以保证它在放大区工作。

2、然后以你的6MA设定为Ic，所以根据Ic=βIb且Ie=(β+1）Ib

所以Ib=6mA/β

Ie=(β+1）*6mA*β

现在我们要必须设定一个已知电阻，如把R2取值没基为100欧（根据你的电路要求IC=6MA，R2的范围不能超过250欧，因为三极管的集射电压要为1.5V，另外R3也有一定的分压）

所以R3的电压为3-1.5-0.006*100=0.9V

且R3=0.9/Ie=0.9/((β+1）*0.006/β)

R1=（5-0.9-0.7）/Ib

=3.4/(0.006/β）

说明一下；0.7V电压是三极管基射导通电压，电源电压在6V以下时不可省略。

以上是理论计算取值，实际中确定R2和R3后，基极电阻要用可变电阻来调节，调节时测UCE、IC、IB即可，一般只测UCE，然后在达到要求后，这时的R1才是真正的阻值。

如果R2是1欧，R3是10欧,那么R2的电压枯碧谨是慧郑0.006V，为保证IC为6MA时而不考虑UCE是否为E/2时，R3的电压为Ur3=（（β+1）*0.006/β）*10=（β+1）*0.06/β

所以滑动电阻R1=（5-0.7-Ur3)/0.006/β

上图和三极管参数。

电压和三级管的β值对 R1 R2 R3 有关