32纳米:效能改进和无铅焊料
● 第四代应变硅和沉浸式光刻技术
在2009年的IDF大会上,英特尔首次透露了采用全新的32纳米工艺的酷睿i3/i5处理器。作为45纳米工艺的接班人,本次全新的32纳米制程工艺的基础可以说是第一代高K+金属栅极(HK+MG)晶体管的延续,栅极介质的厚度从45纳米的1.0纳米降低到了0.9纳米。
当然除了降低栅极介质的厚度外,还包含改进的金属栅极工艺流程,30nm的栅极长度,栅极间距缩小到了112.5nm,另外还采用了第四代应变硅技术。英特尔指出,晶体管的栅极间距每两年缩小0.7倍,更小的栅极间距有利于缩小集成电路的尺寸,优化电路设计等。
其中,应变硅(Strained Silicon)技术是一种利用应变硅代替原来的高纯硅制造晶体管内部的通道(Channel)的技术,该技术可以让晶体管内的原子距离拉,以此加速晶体管内部电流的通过速度,使晶体管获得更出色的效能。而第四代应变硅技术则利用硅锗、双应力应变硅以及先进的应变记忆技术,能够有效提高晶体管的开关速度和电源效率,使电子在晶体管中的流通更顺畅、阻力更小、耗电更低。但是,这种技术并不能从根本上解决以传统的二氧化硅作为门和通道之间的绝缘层的漏电问题,因此对High-k材料的开发还是很有必要的,即使是对长期致力于开发应变硅技术的AMD来说,也有必要在下一代工艺技术中引入新材料。
我们可以从英特尔的官方PDF文件中得知,除了第二代HK+MG以外,英特尔在关键层(Critical Layer)上首次使用沉浸式光刻(Immersion Lithography)技术,类似AMD在当前45nm工艺上的应用,通过这种技术,可以在晶圆上更好的刻录晶体管。此外,全新的工艺使晶体管开关动作所需电力更低,耗电量减少近30%,九个金属铜和Low-K电解质互联层(Interconnect Layer),顺利提升效能并降低耗电量,开关动作速度约加快20%。芯片尺寸也只有45纳米工艺的70%。采用无铅、无卤素材料封装。
● 100%的无铅焊料
无铅(Pb-free)的引入并非仅仅是更换材料而已那么简单。对于当今的大多数处理器而言,铅主要存在于连接硅晶片与基板的内部连接点第一层内5%左右的焊锡中。其实英特尔早在2004年就已经实现了反转封装产品中除去95%的铅物质的目标,只不过余下的5%处在封装内部。显然,英特尔以锡、银和铜的合金取代以铅锡为主焊接,100%地实现了无铅焊料,体现了英特尔在工艺技术的研发上的更高的实力。

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