Intel宣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,以及各种应用程式,并预计2007年下半年进行45nm产品的量产,在技术上持
Intel宣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,以及各种应用程式,并预计2007年下半年进行45nm产品的量产,在技术上持续领先其他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电脑笔记型电脑和伺服器处理器执行速度持续突破纪录并减少晶体管漏电 (electrical leakage),漏电会阻碍晶片和个人电脑的设计大小,耗电量杂讯与成本的开发,并预计Moores Law(即晶体管数目每两年就会倍增的高科技业定律)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用全新材料组合生产45nm产品，用被称为High-k的新材料来作晶体管闸极电介质 (transistor gate dielectric)，而晶体管闸极的电极 (transistor gate electrode) 也将搭配用新的金属材料组合，它能增加驱动电流20%以上等，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，由二氧化硅具有易性 (manufacturability)且能够减少厚度以持续改善晶体管效能，因此过去40年业者均主要用二氧化硅做为作闸极电介质的材料，而Intel 65nm程时已把二氧化硅闸极电介质厚度降低到1.2nm，相当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，如果继续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，随著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(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High-k闸极电介质和现有硅闸极并不相容，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，用high-k和新金属材料，代表著自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，负责处理数位世界的0和1闸极，负责开和关闭晶体管，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降低电极泄漏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，由单一硅晶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品和创新的领导地位Intel的45nm程技术用创新的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品持续强化Intel Core 2和Xeon 系列处理器品并使摩尔定律得以再延展十年
与前一代技术相较Intel的45nm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) 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性
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式相比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表示他们正试及测试五款45nm初期版本品也是15款45nm处理器品计画中的第一批代号命名为Penryn系列预计2007下半年进行量
据Intel进一步指出Penryn处理器衍生自Intel Core微架构并以新程技术和更新微架构设计范围涵盖桌上型电脑笔记型电脑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
根据Intel 45nm处理器FMB规划虽然下一代45nm品功耗减少但TDP设定则保持与现时65nm品相同意味著Intel下一代45nm品在时脉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品有进一步提升时脉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45nm品包括位美国奥勒岗洲(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2007年下半年导入45nm生而位以色列(Israel)的Fab 28将会在2008年上半年投入45nm生行列看来AMD新一代微架构品Stars处理器要反败为胜并不容易
为Penryn研发团队成功把45nm处理器原型样品成功执行Windows VistaMac OS XWindows XP和Linux操作系统以及各种应用程式后举杯庆祝
45nmPenryn核心图片内建4亿1千万晶体管
全新High-K配搭新金属的45nm制程图解
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