自1947年晶体管发明迄今,科技进步的速度惊人,催生了功能更为先进强大,又能兼顾成本效益和耗电量的产品。虽然科技进展迅速,但晶体管产生的废热和漏电,仍是缩小设计及延续摩尔定律 (Moore ' s Law) 的最大障碍,因此业界必须以新材料取代过去40年来制作晶体管的材料。
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● 塑造经典—180nm直接跨入130nm时期
此前,芯片制造工艺的更新换代是以3年为一周期,但Intel率先将此周期缩短为2年。我们可以从发现,Intel公司在1995年实现了0.35微米工艺量产,1997年便已推出0.25微米产品,1999年又推出了0.18微米工艺,而2001年则实现0.13微米产品的量产。虽然0.18微米(180nm)工艺不如0.13微米工艺那么锋芒毕露,但也不容忽视。
采用0.18微米工艺的处理器主要有Pentium Ⅲ(Coppermine核心)、Pentium 4(Willamette核心)等产品。其中Coppermine(铜矿)核心的Pentium Ⅲ集成了950万个晶体管,主频为500MHz~1GHz,核心电压1.65V,制程从0.25微米转向0.18微米,片内集成256KB全速二级缓存,系统总线频率有100MHz和133MHz两种。
P4处理器的来临将工艺缩小为0.18微米
当然,采用0.18微米工艺的处理器还有Pentium 4处理器的开山之作——性能平平的Willamette,它集成了4200万个晶体管,主频为1.3GHz~2GHz,采用0.18微米铝布线工艺,二级缓存为256KB,外频为100MHz,FSB(前端总线)为400MHz,核心电压为1.75v,Willamette核心的产品有Socket 423/478两种接口。
随着时间的推移,正如摩尔定律所说,制造工艺的进步无可阻挡,CPU在经历了180nm工艺后,在2001年直接杀入了130nm时代。与0.18微米工艺相比,新的0.13微米(130nm)工艺的氧化层可减少30%以上,工作电压可达到更低,芯片面积更小。每块芯片的成本将因此大幅下滑,这对提升处理器/显示芯片的价格竞争力大有裨益,芯片使用0.13微米取代0.18微米工艺便势如破竹,成为了芯片制造界历史上一次重大的变革。
0.13微米工艺孕育了多款主流的处理器,其中Intel主要有Tualatin系列(Pentium Ⅲ-S及Celeron Ⅲ)、Northwood系列(Pentium 4 A/B/C、Celeron 4)等产品。
在0.13微米工艺的帮助下,Intel推出了性能非常出色的Tualatin(图拉丁)Pentium Ⅲ。作为Intel在Socket 370架构上的“绝唱”,Tualatin核心处理器的电压降至1.5V左右,主频范围在1GHz~1.4GHz,二级缓存有512KB(Pentium Ⅲ-S)和256KB(Pentium Ⅲ和赛扬),可超频性很强。凭借先进的制程,Tualatin核心Pentium Ⅲ的性能甚至超过了0.18微米的Pentium 4。Pentium 4C也是0.13微米时代的强者,其最大特点是支持800MHz前端总线,集成了5500万个晶体管,支持HT超线程技术,其较低的功耗和较高的性价比曾一度让人怀疑Pentium 4E(Prescott)是否有必要推出。
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