45纳米专利技术特性纵览0纯正弦波

45纳米专利技术特性纵览

45纳米专利技术特性纵览 2011年12月03日 来源： 在英特尔的发展蓝图中，2007年年末推出45纳米技术的产品，2009年推出32纳米技术的产品，2011年推出22纳米技术的产品。 “纳米”其实是英文“nanometer”的译名，是一种度量单位，是十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。而纳米技术也就是在纳米尺度(0.1nm到100nm之间)的研究物质的相互作用和运动规律，以及在实际应用中利用这些规律的多学科的科学和技术。我们更加熟悉的是在处理器上的纳米技术，越来越小的纳米工艺数值从一个侧面推动了信息产业这几十年爆炸式的增长。130纳米工艺就表示处理器内部晶体管之间连线宽度为130纳米，90nm工艺就代表了处理器内部晶体管之间连线宽度都是90nm大小的，同理65nm、45nm和未来的32nm也是如此。45纳米晶体管绝缘层和开关闸上取得重大突破，这一突破可顺利实现产品由65纳米向45纳米的顺利过渡。英特尔称已于日前成功开发出基于45纳米技术的试产样品，代号为“Penryn”。 Penryn处理器未来将涵盖笔记本电脑、台式机、工作站和企业市场。此外，虽然下一代45纳米产品功耗减少，但TDP设定却仍保持与现时65纳米产品相同，这意味着45纳米技术将在主频上进一步进行提升。不过，与前一代技术相较，45纳米制程令晶体管密度提升接近两倍，因此英特尔得以增加处理器之晶体管总数，或缩小处理器体积，令产品更具竞争力，而晶体管开关动作所需电力更低，耗电量减少近30%，双核心处理器Wolfdale将内建超过4.1亿个晶体管，四核心处理器Yorkfield达至8.2亿个晶体管。在英特尔的发展蓝图中，2007年年末推出45纳米技术的产品，2009年推出32纳米技术的产品，2011年推出22纳米技术的产品。英特尔克服重重困难，实现45纳米工艺处理器的量产，让CPU的发展继续遵循着摩尔定律走下去，这对整个半导体集成电路制造业来说可谓是意义深远。英特尔45纳米工艺制程在以下几个方面得到了突破：解决晶体管漏电 革命性的High-k材料和金属栅极晶体管可以推断的是，CPU生产厂商会不遗余力地减小晶体管间的连线宽度，以提高在单位面积上所集成的晶体管数量，降低成本并提高性能。但晶体管连线宽度的不断降低最终容易导致体积过小，密度过大，这就会产生晶体管相互之间的 “漏电”问题，一些晶体管有可能在“关闭”状态下仍然是通电的，这样就会带来致命的电路错误。晶体管漏电所带来的危机不仅仅是电路错误。随着芯片中晶体管数量增加，原本仅数个原子层厚的二氧化硅绝缘层会变得更薄进而导致泄漏更多电流，随后泄漏的电流又增加了芯片额外的功耗。从0.13微米到0.09微米，再到90纳米、65纳米，不少CPU并未降低核心电压，其中一部分原因就是为了解决晶体管漏电问题。英特尔决定利用Hafnium(铪，元素周期表中序号72)为基础来制造 High-k材料，由此使得High-K材料对电子泄漏的阻隔效果比二氧化硅强。这种材料对电子泄漏的阻隔效果可以达到传统材料二氧化硅的10倍，电子泄漏基本被阻断，可大幅减少漏电量。在英特尔45纳米制程技术中，High-K材料与金属栅极的组合，使驱动电流或晶体管性能提高了20%以上。同时，使源极-漏极漏电降低了5倍以上，大幅提高了晶体管的能效。英特尔即将推出的下一代45纳米处理器(研发代码：Penryn)中，一个45纳米晶体管可在1秒钟内切换约3千亿次。一个45纳米晶体管开关一次所需时间，仅相当于以光速(每秒30万公里)穿行0.1英寸所需的时间。45纳米解决了信号延迟问题45纳米制程工艺在65纳米工艺基础上更进一步，采用了10层铜导互连技术，使得硅晶圆上的晶体管集成度再次提高，随之而来就是信号延迟问题，因为更多的铜导互连层必将导致互联电路部分的信号延迟，必须需要采用别的材料作为介电材料，Intel此次透露：其45纳米制作工艺融合了高介电薄膜(High-K Dielectrics)材料和金属门电路，成功解决了解决了漏电危机和信号延迟问题。45纳米的功耗进一步降低Intel 45纳米工艺制程有效的降低了功耗问题，测试数据显示Intel 45纳米工艺在性能提升和功耗降低两个方面都都表现很好。Intel 45纳米制作工艺突破CMOS制造的极限，让摩尔定律得到延续，是一次具有历史意义的突破。自从65纳米工艺出现后，硅片上的氧化硅层厚度只有5个硅原子的高度，再发展下去，随之而来的就是CPU的漏电问题，这在CMOS制造工艺上已经达到了极限。45纳米制造工艺与65纳米工艺相比，绝对不是简单的将连线宽度减少了20纳米，，45纳米制造工艺可以在不增减芯片体积的前提下，在相同体积内集成多将近一倍的晶体管，使芯片的功能得到跨站。因此，信位宽度越小，晶体管的极限工作能力就越大，也就以为着更佳出色的性能。英特尔采用45纳米制程技术开发出首批可工作的处理器——这些处理器是英特尔下一代英特尔酷睿2和至强系列处理器中Penryn系列的一部分。通过这些处理器的开发，英特尔已经成功地解决了阻碍摩尔定律发展的一些重大障碍。消除这些障碍将最终制造出能效更高、成本更低、性能更强的计算产品，应用于从笔记本、移动设备到台式机和服务器不一而足。(end)

院长李晨阳

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