Secondo la Legge di Moore, il numero di transistor inseriti su un chip raddoppia circa ogni due anni, portando a un aumento delle caratteristiche e delle prestazioni e a una riduzione del costo a transistor. Per mantenere questo ritmo di innovazione, i transistor devono raggiungere dimensioni sempre più ridotte. Con gli attuali materiali, tuttavia, la possibilità di miniaturizzare ulteriormente i transistor si scontra con limiti fisici invalicabili, legati per lo più all'emergere di problemi relativi all'aumento del consumo di energia e di generazione del calore quando le dimensioni raggiungono livelli atomici. Di conseguenza, per garantire il futuro della Legge di Moore e l'economia dell'era informatica, i produttori reputano assolutamente necessario implementare nuovi materiali e nuove strutture dei transistor.
Pur conducendo le proprie ricerche in modo indipendente, Intel e IBM hanno messo a punto soluzioni tecnologiche non dissimili: entrambe utilizeranno infatti dei transistor con gate metallici, che prenderanno il posto dei classici gate in polisilicio, e un nuovo materiale isolante, con proprietà high-k (ad alta costante k, ossia capace di trattenere un maggior numero di cariche elettriche), in sostituzione del biossido di silicio. Per il momento nessuno dei due competitor ha svelato l'identità del suo nuovo materiale high-k.
I transistor sono microscopici interruttori di silicio che elaborano le sequenze di uno e zero del mondo digitale. Il gate accende e spegne il transistor, mentre il dielettrico di gate, ossia il componente dove verranno utilizzati i nuovi materiali high-k, è un isolante posto al di sotto del gate che controlla il flusso della corrente elettrica. Nel complesso, i nuovi materiali per gate e dielettrici consentono di ridurre drasticamente la dispersione di corrente, riducendo altresì l'energia assorbita e la generazione di calore. Secondo Intel, il suo nuovo materiale high-k riduce di oltre 100 volte la dispersione di corrente rispetto al biossido di silicio utilizzato negli ultimi trent'anni.
Intel afferma di essere più vicina di chiunque altro al traguardo dei 45 nm, e per dimostrarlo ha svelato nuovi prototipi di Penryn, nome in codice del primo chip Core 2 prodotto con tecnologia a 45 nm. Penryn sarà alla base della prossima generazione di processori Core 2 e Xeon dedicati a server, desktop e notebook.
Il passaggio ai 45 nm consentirà ad Intel di integrare sulla sua prossima generazione di CPU fino a 12 MB di cache e spingerne il clock oltre i 3 GHz: tutto ciò riducendo il thermal design power (TDP) dagli attuali 65 watt dei modelli di potenza medio-alta a 50 watt. Penryn conterrà circa 200 milioni di transistor per ciascun core e includerà il nuovo insieme di istruzioni estese SSE4.
Penryn, il cui lancio sul mercato è previsto per la seconda metà del 2007, farà parte della piattaforma oggi nota in codice come Montevina: si tratta di una nuova generazione di Centrino la cui introduzione sul mercato dovrebbe avvenire all'inizio del 2008.
Insieme ad AMD, di cui è partner tecnologica, IBM prevede di mettere a punto il nuovo processo di fabbricazione per l'inizio del prossimo anno. I primi processori AMD da 45 nm dovrebbero invece arrivare intorno alla metà del 2008 e utilizzare la litografia a immersione, che tra le altre cose permette di incrementare le rese produttive di chip. Tra i partner di Big Blue nello sviluppo delle nuove tecnologie di produzione dei chip figurano anche Sony e Toshiba, co-sviluppatrici del processore Cell.
Sebbene IBM non abbia ancora mostrato pubblicamente prototipi di processore a 45 nm, il colosso afferma che questi vengono già fatti girare in alcuni sistemi di test.
