Intel menjadi yang pertama yang akan mengimplementasikan kombinasi inovatif dari material-material baru yang secara dramatis mengurangi kebocoran transistor dan meningkatkan kinerja pada teknologi proses 45 nm. Transistor adalah switch kecil yang memproses nol dan satu di dunia digital. Gerbang ini mengubah transistor dalam posisi on dan off dan gate dielectric adalah sebuah insulator di bawahnya yang memisahkannya dari channel di mana arus mengalir. Kombinasi metal gates dan high-k gate dielectric menghasilkan transistor dengan kebocoran arus sangat rendah dan mencatat kinerja tinggi.

Menurut Mark Bohr, salah seorang senior Intel, dengan semakin banyaknya transistor yang dibenamkan pada sebuah keping silikon, industri ini terus melakukan riset untuk mencari solusi pengurangan kebocoran arus. Implementasi untuk high-k dan metal gate transistor untuk teknologi proses 45 nm akan membantu Intel dalam memberikan produk multi-core yang lebih cepat dan hemat energi yang dibuat di atas prosesor Intel Core 2 dan jajaran Xeon.

Sebagai perbandingan, sekitar 400 buah transistor 45 nm dapat dibenamkan dalam sebuah permukaan yang berukuran besar sebesar satu sel darah merah manusia. Pada satu dekade lalu, teknologi tercanggih adalah 250 nm yang berarti dimensi transistornya 5,5 kali ukuran dan 30 kali area dibandingkan teknologi yang diumumkan Intel.

Ketika jumlah transistor pada sebuah chip berlipat ganda setiap dua tahun sesuai dengan hukum Moore, Intel mampu melakukan inovasi dan mengintegrasikan, menambah lebih banyak fitur dan inti proses komputasi, meningkatkan kinerja, dan menurunkan biaya manufaktur dan biaya per transistor. Akan tetapi, dengan menggunakan material saat ini, kemampuan untuk mengecilkan ukuran transistor mencapai batas fundamentalnya karena masalah daya yang meningkat dan panas yang terjadi ketika ukuran mencapai tingkat atomis. Dengan demikian, menggunakan material baru ini mutlak dilakukan untuk masa depan Hukum Moore dan ekonomi dari abad informasi.

Resep High-k, Metal Gate untuk Teknologi Proses 45nm
Silikon dioksida telah digunakan untuk membuat transistor gate dielectric selama lebih dari 40 tahun karena kemudahan dalam proses manufaktur dan kemampuan untuk memberikan perbaikan kinerja yang berkelanjutan. Ukurannya pun semakin tipis.

Kebocoran gerbang transistor (gate leakage) berhubungan dengan ever-thinning silicon dioxide gate dielectric yang dikenal industri sebagai salah satu tantangan teknis yang dihadapi oleh Hukum Moore. Kombinasi dari high-k gate dielectric dengan metal gate untuk teknologi proses 45 nm memberikan peningkatan lebih dari 20% untuk aliran arus, atau kinerja transistor yang lebih tinggi. Hal ini mengurangi source-drain leakage lebih dari lima kali sehingga meningkatkan efisiensi energi untuk transistor.

Teknologi proses 45 nm juga meningkatkan densitas transistor kurang lebih dua kali dibandingkan generasi sebelumnya. Karena transistor 45 nm lebih kecil dari generasi sebelumnya, dibutuhkan energi yang lebih sedikit untuk berpindah dari status on dan off sehingga mengurangi daya active switching sebesar 30%.