News 2001年6月12日 06:43 PM 更新

Intelフェロー,「20GHzプロセッサ」への道を語る(1)

Intelはゲート長わずか20ナノメートルという世界最小のトランジスタを開発したと発表した。このトランジスタがどんなコンピュータの未来をもたらすのか,この製品の開発にあたった同社フェローの講演から,同社の描く未来予想図を探ってみた。

 Intelは6月12日,トランジスタのゲート長がわずか0.02μm(20ナノメートル)という世界最速・最小のトランジスタ開発に成功したと正式発表した(別記事参照)。これにあわせ,同社フェローで,トランジスタ研究ディレクタのRoberts Chau博士(技術本部ロジック技術開発グループ)が来日,プレス向けの講演を行っている。開発者自身が語る「プロセッサ20GHz時代」への展望とは――。

プロセッサはテラヘルツの世界へ

 それはまさに極限の小ささだ。トランジスタの水平方向の幅であるゲート長が,わずか20ナノメートル。酸化膜の厚さに至っては,8オングストローム,つまり原子3個分しかない。細胞内のDNAの上に,このトランジスタが40個乗せられると言えば,それがどれぐらいの小ささなのかも想像がつくだろう。


「20GHzは単なるスタート」と語るIntelのChau博士

 同社は,このトランジスタをベースに,2007年には0.045μmのプロセス技術(露光技術)を使ってプロセッサを製造する計画だ。「P1266」と名付けられたこのプロセスでは,1つのシリコンには10億個のトランジスタが集積する。現行のPentium 4は4200万個のトランジスタが集積しているが,このシリコンはそのおよそ24倍になる。

 トランジスタは小型になれば,性能もそれに見合って向上する。「P1266」では,動作周波数20GHzのプロセッサが登場するが,Chau博士によれば「20GHzは単なるスタート。周波数はそこから上がっていく」。同社は今回の発表にあたって,「テラヘルツへの道を開いた」と,その意義を強調している。1990年代はメガヘルツの時代,そして2000年代はギガヘルツの時代になるが,2010年前後には,プロセッサはその一桁上の世界――テラヘルツの時代に突入することになりそうだ。

 もちろん,消費電力も下がる。今回試作されたトランジスタは0.75Vで動作しているが,「今後の(量産プロセッサの動作電圧は)1V以下になっていくだろう。20ナノの『P1266』では0.5Vぐらいが見えている」(同)。

『ムーアの法則』の限界をさらに先延ばし

 今回の発表の意義を,技術的な側面から一言でいうと,従来の材料と構造をベースにしても,トランジスタの微細化には「今のところ限界が見えない」ことが,実証された点だ。

 今から35年前,Intelの共同創設者であるGordon Moore博士は『ムーアの法則』を提唱した。ご存じの通り,これは「2年ごとにトランジスタの集積度は倍増する」というものだ。しかし,1980年代後半以降,トランジスタの微細度が急速に向上すると,研究者の間では,『ムーアの法則』が早晩,限界に達するのではないかとささやかれ始めた(3月9日の記事)。

 実際,IBMは既存のシリコン技術では,微細化・高性能化に限界が見えており,その限界を突破するために,ストレインド・シリコン(Strained Silicon=引っ張られたシリコン)という新しい技術を提唱している(6月11日の記事)。

 これはチップのシリコン層に格子状のシリコンゲルマニウム層を加え,トランジスタ内のシリコン原子間の距離を広げることによって,原子が持つ電子の散乱を招く力を弱めるものだ。それによって電子の受ける抵抗を減少させ,トランジスタの性能向上を図る。

 だが,Chau博士は,そんなことをしなくても,トランジスタの微細化・高性能化は図れると言う。

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