Intel宣布以两种全新材料制作的45nm晶体管绝缘层 (insulating wall) 和开关闸极(switching gate)取得重大突破，首款45纳米处理器原型样品”Penryn”，己成功执行Windows Vista、Mac OS X、Windows XP和Linux操作系统以及各种应用程序，并预计于2007年下半年进行45纳米产品的
Intel宣布以两种全新材料制作的45nm晶体管绝缘层 (insulating wall) 和开关闸极(switching gate)取得重大突破，首款45nm处理器原型样品”Penryn”，己成功执行Windows Vista、Mac OS X、Windows XP和Linux操作系统以及各种应用程序，并预计于2007年下半年进行45nm产品的量产，在技术上持续领先其它半导体业者一年以上。
据Intel表示，新晶体管将让英特尔的个人计算机、笔记型计算机和服务器处理器执行速度持续突破纪录，并减少晶体管漏电 (electrical leakage)，漏电会阻碍芯片和个人计算机的设计、大小、耗电量、噪声与成本的开发，并预计而Moore’s Law(即晶体管数目每两年就会倍增的高科技产业定律)可有效延续至少十年。
为了能大幅降低漏电同时提升效能，Intel采用全新材料组合制作 45nm产品，采用被称为High-k的新材料来制作晶体管闸极电介质 (transistor gate dielectric)，而晶体管闸极的电极 (transistor gate electrode) 也将搭配采用新的金属材料组合，它能增加驱动电流20%以上，等于提升晶体管效能，同时源极-汲极 (source-drain) 漏电则减少五倍以上，改善晶体管耗电量。
据了解，由于二氧化硅具有易制性 (manufacturability)，且能够减少厚度以持续改善晶体管效能，因此过去40余年业者均主要采用二氧化硅做为制作闸极电介质的材料，而Intel于65nm制程时，已把二氧化硅闸极电介质厚度降低到1.2nm，相当于5层原子，如果厚度进一步减少，闸极电介质的漏电将无可避免地增加果，继续采用现今的材料，再缩小晶体管时就会遇上极限，当晶体管已经缩到原子大小的尺寸时，耗电和散热会增加，产生电流浪费和不必要的热能增加的情形。
因此，业界认为随着二氧化硅闸极电介质厚度减少，所引发的晶体管闸极漏电增加将加剧，将是摩尔定律面临的最大技术挑战，Intel为了解决这个关键问题，将改以较厚的High-k材料(铪hafnium元素为基础的物质），取代沿用至今已超过40年的二氧化硅作为闸极电介质，使漏电量降低10倍以上。
由于High-k闸极电介质和现有硅闸极并不兼容，Intel 45nm晶体管设计也必须开发新金属闸极材料，由于新金属的细节仍是商业机密，Intel并没有说明其金属材料的组合。
据Intel创办人之一摩尔 (Gordon Moore) 表示，采用high-k和新金属材料，代表着自1960年代后期金属氧化半导体 (MOS) 引进多晶硅 (polysilicon) 闸极以来，晶体管技术所面临的最大改变。晶体管就是超小型开关，负责处理数字世界的0和1。闸极负责开启和关闭晶体管，而闸极电介质则是闸极下的绝缘层，隔离闸极和电流流动的通路。金属闸极和High-k闸极电介质的组合可产出漏电极低且效能突破纪录的晶体管。
Intel资深研究院士(Intel Senior Fellow) 波尔 (Mark Bohr) 指出，由于单一硅芯片上的晶体管数量愈来愈多，业界持续在研究减少漏电的解决方案，Intel的工程师和设计师在此领域表现卓越，并确保了Intel产品和创新的领导地位。Intel的45nm制程技术采用创新的high-k和金属闸极晶体管，因此能提供更快、耗电更少的多核心产品，持续强化Intel Core 2和Xeon 系列处理器产品，并使摩尔定律得以再延展十年。
与前一代技术相较，Intel的45奈制程令晶体管密度提升接近两倍，因此Intel得以增加处理器之晶体管总数，或缩小处理器体积，令产品比对手更具竞争力，而晶体管开关动作所需电力更低，耗电量减少近30%，内部连接线 (interconnects) 采用铜线搭配low-k电介质，以提升效能并降低耗电量，并提升开关动作速度约20%。此外，Intel使用创新设计法则和先进光罩技术，将193nm干式微影技术(dry lithography)延伸应用在45nm处理器上，以善用其成本优势和高易制性。
45nm Penryn核心图片，内建4亿1千万晶体管
现时，Intel 45nm处理器原型样本已达至成功执行Windows Vista、Mac OS X、Windows XP和Linux操作系统以及各种应用程序，相比AMD只在初期出货65nm产品的阶段，制程技术落后Intel约一年以久。据Intel表示，他们正试产及测试五款45nm初期版本产品，也是15款45nm处理器产品计划中的第一批，代号命名为Penryn系列，预计于2007下半年进行量产。
据Intel进一步指出，Penryn处理器衍生自Intel Core微架构，并以新制程技术和更新微架构设计，范围涵盖桌上型计算机、笔记型计算机、工作站和企业市场，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，内含新微架构功能，可提升效能和电源管理功能，带来更高的核心运算速度，L2 Cache数目亦进一步提升至双核6MB、四核12MB， 50种新的 Intel SSE4指令，将有效提升执行多媒体和高效能运算应用时的能力和性能。
全新High-K配搭新金属的45nm制程图解
根据Intel 45nm处理器FMB规划，虽然下一代45nm产品功耗减少，但TDP设定则保持与现时65nm产品相同，意味着Intel下一代45nm产品，在频率上将会进一步提升。据PC业者指出，65W TDP对中阶主流级桌面处理器来说已令人满意，进一步调低TDP所带来的优势并不明显，因此45nm除了在成本进一步下降外，亦令产品有进一步提升频率的空间，预期效能将因此进一步提升。
据根Intel制程发展蓝图，2007年将会推出代号为P1266的45nm处理器，预期将保持每两年更新制程一次的速度前进，2009年推出代号为P1268的32nm处理器，2011年将推出P1270的22nm处理器。现时，Intel计划用三座晶圆厂用作生产45nm产品，包括位于美国奥勒岗洲(Oregon, USA)的D1D晶圆厂及美国亚利桑那洲(Arizona, USA)的Fab32晶圆厂，将率先于2007年下半年导入45nm生产，而位于以色列(Israel)的Fab 28将会在2008年上半年投入45nm生产行列，看来AMD新一代微架构产品Stars处理器要反败为胜并不容易。
网友评论