从10μm到45nm!英特尔CPU工艺发展史

互联网 | 编辑: 杨雪姣 2007-11-13 10:45:00转载 一键看全文

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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● 质的飞跃—从90nm过渡65nm时期

但最后Intel还是给出了答案,在2004年推出核心为Prescott的Pentium 4E处理器,在此次推出的Pentium 4E处理器中,一个显著的特点就工艺再次改进为90nm,集成了1亿个晶体管。其中首批90nm处理器型号为3.40E GHz、3.20E GHz、3.00E GHz、2.80E GHz P4(“E”后缀商标)支持超线程技术,800MHz前端总线和1MB二级缓存; 但工艺的提升,没有使得功耗降低,主频的提升,使得Prescott功耗开始走高。

此时,Intel推出90nm处理器后,并且在最短的时间内宣布全面进入90nm时代。而AMD在工艺制程方面比英特尔显然慢了一大步,因此,在2004年,AMD和英特尔在制造工艺上的距离已经拉开。

但随着芯片中晶体管数量增加,原本仅数个原子层厚的二氧化硅绝缘层会变得更薄进而导致泄漏更多电流,随后泄漏的电流又增加了芯片额外的功耗。

此时,由于受“泄漏电流”的影响,导致后续产品频率无法提升,功耗高居不下。为了从当前的窘境中逃出来,Intel迅速部署65nm产品计划。迅速在2005年推出了Pentium Extreme Edition 955,标志着Intel进入一个新的阶段,65nm时代的来临。

Pentium Extreme Edition 955处理器基于65nm工艺,是整个Pentium D 900系列双核心产品中最高端的一款。

Pentium Extreme Edition 955

尽管新品均采用65nm工艺制造,但其TDP(Thermal Design Power)依然为130W。工作电压需要从1.2v到1.375V,机箱内部温度不能够超过68.6度。不过,Preslers无论在制造工艺还是架构变革方面都有了非常大改进,包括独立的双L2 Cache设计,以及制造工艺较90nm产品有了非常大的改观。

虽然这一代产品晶体管材质较上一代并没有太大变化,但是在漏电方面的改进还是非常显著的,起初在90nm工艺下采用的应变硅技术,在新一代65nm处理器上得到进一步发展,虽然绝缘层还是停留在1.2nm,但是晶体管扭曲提升了15%,这样的结果就是漏电减小了4分之一,这样也使的晶体管的响应速度在没有功耗提升的情况下提升了近30%,整体表现还是不错的。

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