روش شرکت اینتل در کوچک سازی پردازند

کوچک سازی ترانزیستور ها بنا به محدودیت های ماده سیلیکون که در ساخت ترانزیستور استفاده می شود ، بیشتر از این ممکن نبود . وقتی جریان از درین به سمت سورس حرکت می کند باید مانعی برای عبور جریان به گیت داشته باشیم . شرکت های سازنده این ترانزیستور ها از دی الکتریک گیت ( Silicon dioxide با فرمول شیمیایی SiO2 )  استفاده می کردند که وظیفه   این دی الکتریک ، ایزوله کردن جریان کانال از گیت بود . اما کوچک سازی ترانزیستور ها در پردازنده به جایی رسید که کوچک شدن این دی الکتریک باعث عمل تونل زنی الکترون ها از گیت به کانال می شد . خارج شدن الکترون از مسیر اصلی خود یعنی هدر رفتن جریان ( جریان نشتی ) و نهایتا تلفات توان ، فکرشو بکنید هر ترانزیستور این تلفات رو داره که این عدد تلفاتی رو در 500 تا 800 میلیون ترانزیستور ضرب کنبد ببینید چه رقمی میشه . از این رو شرکت اینتل در اقدامی چند منظوره که کوچک تر کردن ترانزیستور و کاهش تلفات را شامل میشد دست به ابتکار جالبی زد . شرکت اینتل از عایقی با ضریب دی الکتریک بالا High-k که k در آن به معنی ضریب دی الکتریک می باشد به جای دی الکتریک SiO2 استفاده کرد . با این روش هم جریان نشتی کاهش پیدا می کند و هم مقدار و قدرت کنترل جریان اشباع ( درین به سورس ) بیشتر می شود . از کجا؟

دی الکتریک گیت را می شود به مثابه یک خازن با دو صفحه موازی در نظر گرفت که با صرفنظر از برخی فاکتور ها ، ظرفیت خازنی این صفحات موازی طبق فرمول زیر محاسبه می شود .   

که در آن  A سطح مقطع صفحات ، k ضریب ثابت دی الکتریک ( برای دی اکسید سیلیکون 3.9 ) ε0 ثابت الکتریسیته در فضای آزاد و t ضخامت لایه عایق خازن هستند . طبق این فرمول هرچه مقدار k یا ضریب دی الکتریک بیشتر باشد ظرفیت خازنی کل بیشتر می شود . حالا این ظرفیت خازنی کل در رابطه جریان اشباع درین تاثیر مستقیم دارد . 

بق این رابطه :

داخل پرانتز بگم که باز کردن و تشریح بیشتر این فرمول ، بحث رو خیلی تخصصی میکنه که از حوصله این پست خارجه و دونستنش نه به درد این دنیاتون میخوره نه اون دنیا !

پس تا اینجا فهمیدیم که هر چه این ظرفیت خازنی گیت بیشتر باشه ، جریان اشباع درین بیشتر میشه و ضمن اینکه کنترل این جریان با این ظرفیت خازنی C ، راحت تر صورت میگیره .پس اینتل با این روش یعنی جایگزینی یک عایق با ضریب دی الکتریک بالا و طبق فرمول هایی که ذکر کردیم ، کنترل جریان درین رو راحت تر کرده و همچنین جریان نشتی رو به حداقل رسونده