O que é um transistor RibbonFET?

Existe uma corrida pela otimização de transistores para que novos chips sejam capazes de entregar mais desempenho ao mesmo tempo que se tornam mais eficientes. A fabricação desse importante componente passou por uma grande evolução ao longo das décadas e agora a Intel está perto de trazer uma inovação ao mercado: o transistor RibbonFET, com promessa de avanço tecnológico significativo.

• Características mais importantes nos processadores Intel
• O que é o índice de aproveitamento dos wafers de silício?

Para entender a tecnologia proprietária da Intel, o Canaltech conversou com exclusividade com Yuri Daglian, Engenheiro de Aplicações da Intel Brasil, que detalhou como a tecnologia funciona.

O que é RibbonFET?

O transistor RibbonFET é a implementação da Intel do padrão Gate-all-around (GAA) da indústria. “Antigamente, os semicondutores eram bidimensionais”, explica Yuri. “Em um determinado momento, a Intel criou a inovação de desenvolver os transistores FinFET, que são transistores tridimensionais de fato”.

–
Entre no Canal do WhatsApp do Canaltech e fique por dentro das últimas notícias sobre tecnologia, lançamentos, dicas e tutoriais incríveis.
–

Ele segue contando que o conceito de transistor 3D (porta, canal e dreno) faz o fluxo de corrente ser modular, regular e controlável, gerando “eficiência muito maior” do que um transistor bidimensional. Com o GAA, é possível ir além com contato da porta com o canal em quatro dimensões. Por isso, é possível controlar melhor a corrente.

“E mais do que isso, a arquitetura RibbonFET é mais compacta do que um transistor FinFET. As fitas nanométricas (Ribbon) que representam canal são empilhadas verticalmente e com isso consigo ter uma estrutura um pouco mais compacta e uma densidade de transistores maior”, adiciona.  

A arquitetura RibbonFET é a primeira arquitetura de transistor da Intel em 14 anos, desde que a Intel lançou o FinFET em 2011, por isso o avanço tecnológico promete ser significativo, em torno de 15% de aumento de performance por Watt, segundo a Intel.

Benefícios e vantagens dos transistores RibbonFET

Esse aumento de performance sobre a tecnologia anterior é um dos maiores atrativos dos transistores RibbonFET. “Só esses 15% já justificam. Imagina o seu computador consumindo a mesma quantidade de energia, mas tendo 15% a mais de performance, 15% a mais de FPS no jogo, por exemplo. Ou entregando a mesma performance de antes, mas a sua bateria durando 15% a mais. Então, se eu pensar aqui em uma bateria durando 10 horas, agora ela passa a durar 11,5 horas somente por causa disso”, exemplifica Yuri.

A densidade maior de transistores RibbonFET em relação aos FinFET em uma área, por conta de sua nova estrutura, é outra vantagem. Por conta disso, um chip poderá carregar ainda mais transistores. E quanto mais transistores, maior o desempenho de um processador, por exemplo.

Desvantagens e desafios dos transistores RibbonFET

Por outro lado, já que a tecnologia é nova e inovadora, existem alguns desafios. Um dos principais é o empilhamento dos canais de forma vertical. Yuri compara esse processo com a construção de um prédio: “da mesma forma como um prédio, eu preciso ter uma fundação certa, fazer os cálculos corretos, senão ele pode cair”. Mas, em vez de metros, estamos falando de nanômetros, algo realmente muito pequeno e delicado.

“Os custos também são elevados, porque precisamos utilizar as máquinas mais modernas de fabricação de litografia. Litografia, como o nome diz, é grafia por luz. Nesse caso, por luz ultravioleta. Então, quando temos uma tecnologia EUV, de ultravioleta extremo, eu preciso de máquinas que custam, muitas vezes, mais de US$ 100 milhões, uma única unidade, e ela tem o tamanho, às vezes, de uma casa popular, por exemplo”, adiciona.  

Além disso, a Intel precisa lidar com a competição. Nessa indústria, alguns nomes líderes de mercado, como Samsung e TSMC, também atuam na produção da arquitetura GAA.

Cenários de aplicação

O transistor RibbonFET é uma inovação que deve ser aplicada nos diferentes segmentos da computação. Poderíamos citar computação de alta performance (HPC), dispositivos móveis e Internet das Coisas (IoT) como alguns dos beneficiados, mas Yuri diz que, por conta das várias vantagens, “a tendência é que todos os semicondutores de alta performance, em algum momento, façam a transição de FinFET para RibbonFET”. Ele adiciona:

“Essa é a tendência. Seja semicondutores para computação de alta performance, supercomputadores, seja aplicações para inteligência artificial, GPUs ou NPUs, por exemplo. Ou ainda quando pensamos em processadores para notebooks, desktops, celulares, ou até para IoT, todas essas aplicações vão se beneficiar de transistores mais eficientes ou que entregam mais performance com o mesmo consumo.”

Apesar de trazer grandes avanços, esses transistores não são para todas as indústrias. Existem segmentos que não se beneficiam dessas tecnologias mais desenvolvidas, como o de telecomunicação, que faz uso de nós (nodes) mais antigos, já que os ganhos com a mudança são pequenos, mas os custos sobem muito.

Exemplos práticos

Os transistores RibbonFET da Intel ainda não estão disponíveis em produtos no mercado até o momento desta publicação. O representante da Intel Brasil nos conta que a inovação seria usada em chips feitos no processo Intel 20A, node que foi cancelado em prol do desenvolvimento do 18A, “que estava mais rápido do que era imaginado”.

O processo de criação dessa litografia mais refinada já está concluído e aguarda o desenvolvimento dos produtos que farão uso da tecnologia, como os próximos processadores mobile Panther Lake que chegam em algum momento do segundo semestre de 2025.

Sem uma aplicação dos transistores RibbonFET, não tem como sabermos como seria o resultado na prática com chips (como processadores), mas esse tipo de avanço resulta em maior desempenho geral, além de mais eficiência, trazendo também temperaturas menores comparados a outras tecnologias como FinFET, por exemplo.

Encapsulamento 3D

Com a queda dos chips em formato de bloco monolítico e a chegada das arquiteturas em chiplets, o encapsulamento 3D dominou o mercado de CPUs e GPUs. Pela Intel, isso é feito com sua própria tecnologia de empacotamento Foveros, que permite o empilhamento de diferentes dies (ou blocos de chips). Você pode conferir como a tecnologia funciona em uma outra entrevista do Canaltech com Yuri Daglian.

Junto com a montagem 3D dos dies, o RibbonFET se beneficiará de uma outra novidade da Intel: o Power Via. Implementado na nova arquitetura de transistores da Intel, a tecnologia é uma nova forma de entregar energia para um chip. Yuri explica que, com os transistores cada vez menores, surgiu a necessidade de alterar como as conexões de energia e de sinais de um chip funcionam.

Com a separação de sinais de dados, que vêm por cima, e sinais de energia por baixo, é possível evitar interferências de sinais, resultando em maior eficiência energética. “A tecnologia aumenta a densidade de transistores no chip em 5 a 10%, e aumenta a performance em 4% no mesmo consumo de energia, ou seja, aumenta em 4% a performance por Watt […] Isso somado ao RibbonFET, teremos 20, 30% às vezes de ganho de eficiência”, explica.

Conclusão

Como dito acima, a arquitetura de transistores RibbonFET está prevista para estrear com a litografia Intel 18A na geração Panther Lake, que pode ser os Intel Core Ultra 300 para notebooks. O lançamento dessas CPUs marcará um grande avanço tecnológico, trazendo mais performance por Watt.

Os transistores GAA devem ganhar mais adoção a partir deste ano, enquanto a indústria luta para entregar chips cada vez mais eficientes, entregando mais desempenho e consumindo menos. Vale ressaltar que essas tecnologias ainda estão em processo de produção e informações de especificações podem mudar até o lançamento de fato em produtos disponíveis no mercado. 

Veja mais do CTUP:

• Pentium FDIV: 30 anos do 1º grande bug da Intel
• Intel defende PCs modulares para diminuir lixo eletrônico

Leia a matéria no Canaltech.