根据摩尔定律，晶体管的密度大约每两年就会倍增，功能与效能攀升、成本则随之下滑。在过去40多年来，摩尔定律已成为半导体产业的经营圭臬，为了避免微缩过程遭遇物理极限，半导体产业无不致力于研发新的材料。2007年起，45奈米、32奈米制程开始使用高介电金属闸极（High-K Metal Gate），取代先前的硅煮应变硅晶（SiGe Strained Silicon）。而最新的22奈米制程，就是采用立体三闸晶体管（3-D Tri-Gate transistors），来对抗物理极限。

增加密度秘方：晶体管垂直排列

《图一 立体三闸晶体管结构图。 》

一如其名，立体三闸晶体管技术的最大特点，就是将原先的平面闸极改为硅晶薄片，垂直附在硅基板的表面。Intel资深研究院士Mark Bohr表示，传统平面晶体管只有在顶端处的一个闸极，改成薄片后，则可在顶端之外的两侧各再增置一个闸极。由于晶体管薄片为垂直排列，彼此间的距离得以缩小、藉以提升密度，从根本面破除摩尔定律在2D晶体管不断微缩所面对的极限。

增加闸极的好处是可以更灵活地控制出入电流，在最低耗电时，可懹电流趋近于零；而在运作状态时，也能流入更多电流以达更高效能；增加控制组件同时也可以让晶体管保持更快速地开关。与Intel32奈米平面晶体管运作效能相比，立体三闸晶体管在低电压模式可提升37%的效能；而在维持同样的效能时，立体三闸晶体管的耗电量缩为一半。

突破物理极限 新半导体组件技术

《图二 32奈米平面晶体管 》

《图三 22奈米三闸晶体管比较》

「Tri-Gate」技术类似鳍式场效晶体管（FinFET），面对22奈米以下制程，3D组件结构只是候选技术材料的其中一种。另外一个比较常被提到的技术则是平面型FD-SOI（完全空乏型SOI），与应变硅、高介电金属闸极整合于在硅基板上。但Intel指出，FD-SOI技术需要额外增加价格高昂的绝缘层覆硅晶圆，最多会增加整体成本的10%。也因此，发展此类技术的厂商，多着眼于降低成本，如意法半导体（ST）就和另外两家法国公司共同发表相对低价的技术论文，在块状硅底板上混载FD-SOI与块状硅组件。

Mark Bohr表示，Intel于2002年起投入立体晶体管之研发，基本结构的改变，让半导体制程在效能与功耗的表现上超越了过往前后两世代制程之间的提升幅度。立体晶体管技术是50年来半导体产业的惊人进展，重要性绝不仅止于延续了摩尔定律。

ARM逐步扩大 Intel被逼放大绝

这项技术的第一项应用产品，就是开发代号为Ivy Bridge的22奈米新平台处理器，接下来ATOM处理器也会跟进。虽然强调低功耗与高效能的优点，应用范围从手持式装置到大型服务器均适用；不过，从媒体发表会中不断地强调可看出，近年ARM架构处理器在行动装置的大鸣大放，确实踩到了X86架构大王Intel的痛点。

根据《华尔街日报》报导，ARM架构芯片已在全球手机芯片市场拥有超过9成市占率，过去15个月，ARM的股价已经上翻两倍。该报导形容，ARM在行动装置领域的成功，是Intel所面对空前的挑战。X86架构处理器的性能也许强大，但在对功耗锱铢必较的行动装置市场，Intel一直跨不过耗电量的关卡。

Intel发表立体三闸晶体管技术发表当天，ARM股价应声大跌7.3％。不难看出Intel藉由此技术「放大绝」的企图，要让ATOM处理器在维持X86系统的效能优势下，摆脱过往吃资源巨兽的骂名，打入强调低功耗的便携设备市场。

Ivy Bridge处理器将于今年年底量产，预计于明年年初正式对外贩卖。当然，行动装置市场ARM为老大已是确切态势；但小笔电要被平板计算机蚕食市场、联网电视看来也还要有一段时日酝酿，ATOM处理器要找到新的出口，把握最后上车的机会，以新技术与ARM一搏，则是避不开的战争。