深入AMD:芯片生产背后的秘密

互联网 | 编辑: 2005-04-21 00:00:00

日前AMD公司邀请了一部分人士讨论了有关其自动化精确生产(Automated Precision Manufacturing,APM)方面的事情……

日前AMD公司邀请了一部分人士讨论了有关其自动化精确生产(Automated Precision Manufacturing,APM)方面的事情,公司并没有给出一个明确的轮廓来表示APM及其他的处理器制造工艺是如何的推进其生产的,但是从整体上看,AMD的良品率大概有超过50%,当然这个数字是没有被官方证实的,不过事实是该项技术还是使产品成本减低了。

目前,AMD在德国德累斯顿(Dresden)的设备仍然采用的是200 mm的晶圆,并且是APM 2.0的标准,而使用300 mm晶圆的新的APM 3.0则要等到Fab 36生产线开工时才启用,这个新生产线则将要等到2006年,AMD也为其额外的投入了25亿美元。

同时,我们也期盼能近距离的了解一下AMD革新技术的“应变硅”(strained silicon)的芯片产品。到目前为止,Intel是唯一一个使用“应变硅”技术生产全部90nm处理器核心产品(例如Prescott、Dothan等)的制造商。不过,AMD公司对于其低介电系数材料(low-k dielectric)的部署方面口风很紧,目前我们也没有什么消息提供。

双核心的Athlon 64集成了2个独立的Athlon 64 处理器内核,采用了90纳米制程工艺,具备2MB的二级高速缓存,每个Athlon 64处理器内核单独具备1MB的二级高速缓存,晶体管也减少到了2亿个,芯片表面积大约为190平方毫米,最大设计功耗为95W。

AMD的Fab 36生产线一角,整个生产线仍然在建设当中,2006年投产。

采用90nm处理器工艺制造Athlon 64芯片使用的硅晶圆

目前在Dresden的Fab 30生产线,AMD仍然在使用200mm硅晶圆生产处理器。一个单Athlon 64芯片大约有三分之一平方英寸(2平方厘米)左右大小,仅130nm厚。公司已经转变到90nm工艺,也就是在此面积基础上再减半。优势很明显:更为紧凑的构成将能够实现更小的封装空间,并且电路缩短减少了能源的消耗以及能使晶体管工作的更快。

按照AMD说法,在200mm硅晶圆上集成了大约210亿个晶体管,一个单芯片(SledgeHammer核心)Athlon 64 FX-55或者是Opteron,由1.59亿个晶体管组成。采用新的90nm工艺的Winchester核心的Athlon 64,减少了一半的L2 cache。

应该归功于APM以及90nm制造工艺,未来的CPU良品率将会更高。

为推进产能,去年年底AMD与新加坡一家半导体工厂秘密签署了生产及技术使用协议,特许其为AMD生产200mm厚的晶圆,而很快该公司也将投产90nm工艺,按照AMD严密的说法,其在一份声明中称新加坡的合作伙伴具有“灵活的生产能力”。

在新加坡的生产投资以及特许其半导体的制造,AMD目的都是为了增加其芯片的供应,改善其供应不足的问题。

除了AMD自己的Fab 36,AMD仍然还需要依靠受特许的第三方生产线进行产品的供应,将从明年开始为AMD制造新的Athlon 64以及Opteron处理器。

目前,AMD还只能依靠其自己的位于Dresden的Fab 30生产车间来生产全部的Sempron、Athlon64、Turion64以及Opteron处理器,该公司目前的Austin、Texas车间只负责生产闪存。

目前,AMD、IBM和Intel等一些重量级的公司在一个晶圆上生产产品的时候都采用该相同的原理,不同的地方主要是采用了不同类型以及数量的工艺步骤,使用了不同的工具和方法罢了。

在相同的CPU构成上来比较采用两种不同制造工艺的区别:左边是采用130nm的SledgeHammer,右边是相同的芯片不过是采用了90 nm,理论上产能增加了72%。

SOI结构,能是提升晶体管线路的速度达30%。SOI主要有两个过程,首先硅元素受到氧离子的碰撞,然后在电场的加速下,这些充满电量的粒子穿透晶圆片,在绝缘氧化物底层发生反作用。

这是与AMD公司签署多年协议的Soitec公司的SOI路线图,从中我们也能了解到一些情况。

SOI工艺目前主要有IBM(Power)和AMD(Athlon 64、Turion 64、Opteron)采用, Intel称其目前和中期内没有采用SOI的计划。AMD开始使用该工艺主要是从第二代Athlon开始,并在优化方面和合作厂商展开了密切的合作。目前全球有6家在进行着采用SOI工艺的300mm晶圆生产合作。

Athlon 64:图中展示的是将硅晶格拉伸后并接到另一个材料上,这和Intel的基于90 nm工艺的Prescott核心Pentium 4 CPU原理相同,当然AMD和Intel都不会透露关于实质性的准确的合成方法。

图示给出了在单一晶体管上的“应变硅”,我们能感觉一下它的尺寸(比例尺为50nm)。

新的E4级的CPU将能够提升处理器速度到2.6GHz,如Opteron 152、252以及852。这些处理器将被应用到IBM、Sun以及Egenera服务器中。

其实对于最为有效的台式机市场的CPU还要属Athlon 64 FX-55,同样工作在2.6GHz,在HT1000标准下能将数据传输率提升到8 GB/s已不是什么秘密。AMD将其具有2亿个晶体管的新的双核心处理器热设计功耗定为93W,远小于Intel的TDP 115W或者TDP 130W。

另外AMD在Dresden的产品计划主管Ken Wallers也证实,将在2006年推出65nm工艺的芯片,特别是在Fab 36投产之后。在谈到原材料价格不断攀升,如何降低产品成本的问题时,Wallers表示,“原材料成本只是全部制造过程的一个有限的部分,加上目前原材料供应商之间也有着激烈的竞争,很自然我们会关注价格长高的态势。”

文章出处:驱动之家

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