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45納米技術(shù)特性
在英特爾的發(fā)展藍(lán)圖中，2007年年末推出45納米技術(shù)的產(chǎn)品，2009年推出32納米技術(shù)的產(chǎn)品，2011年推出22納米技術(shù)的產(chǎn)品。
“納米”其實(shí)是英文“nanometer”的譯名，是一種度量單位，是十億分之一米，約相當(dāng)于45個(gè)原子串起來(lái)那么長(zhǎng)。而納米技術(shù)也就是在納米尺度(0.1nm到100nm之間)的研究物質(zhì)的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及在實(shí)際應(yīng)用中利用這些規(guī)律的多學(xué)科的科學(xué)和技術(shù)。
我們更加熟悉的是在處理器上的納米技術(shù)，越來(lái)越小的納米工藝數(shù)值從一個(gè)側(cè)面推動(dòng)了信息產(chǎn)業(yè)這幾十年爆炸式的增長(zhǎng)。130納米工藝就表示處理器內(nèi)部晶體管之間連線寬度為130納米，90nm工藝就代表了處理器內(nèi)部晶體管之間連線寬度都是90nm大小的，同理65nm、45nm和未來(lái)的32nm也是如此。
45納米晶體管絕緣層和開關(guān)閘上取得重大突破，這一突破可順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品由65納米向45納米的順利過(guò)渡。英特爾稱已于日前成功開發(fā)出基于45納米技術(shù)的試產(chǎn)樣品，代號(hào)為“Penryn”。 Penryn處理器未來(lái)將涵蓋筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)、工作站和企業(yè)市場(chǎng)。此外，雖然下一代45納米產(chǎn)品功耗減少，但TDP設(shè)定卻仍保持與現(xiàn)時(shí)65納米產(chǎn)品相同，這意味著45納米技術(shù)將在主頻上進(jìn)一步進(jìn)行提升。
不過(guò)，與前一代技術(shù)相較，45納米制程令晶體管密度提升接近兩倍，因此英特爾得以增加處理器之晶體管總數(shù)，或縮小處理器體積，令產(chǎn)品更具競(jìng)爭(zhēng)力，而晶體管開關(guān)動(dòng)作所需電力更低，耗電量減少近30%，雙核心處理器Wolfdale將內(nèi)建超過(guò)4.1億個(gè)晶體管，四核心處理器Yorkfield達(dá)至8.2億個(gè)晶體管。在英特爾的發(fā)展藍(lán)圖中，2007年年末推出45納米技術(shù)的產(chǎn)品，2009年推出32納米技術(shù)的產(chǎn)品，2011年推出22納米技術(shù)的產(chǎn)品。
英特爾克服重重困難，實(shí)現(xiàn)45納米工藝處理器的量產(chǎn)，讓CPU的發(fā)展繼續(xù)遵循著摩爾定律走下去，這對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體集成電路制造業(yè)來(lái)說(shuō)可謂是意義深遠(yuǎn)。英特爾45納米工藝制程在以下幾個(gè)方面得到了突破：
解決晶體管漏電 革命性的High-k材料和金屬柵極晶體管
可以推斷的是，CPU生產(chǎn)廠商會(huì)不遺余力地減小晶體管間的連線寬度，以提高在單位面積上所集成的晶體管數(shù)量，降低成本并提高性能。但晶體管連線寬度的不斷降低終容易導(dǎo)致體積過(guò)小，密度過(guò)大，這就會(huì)產(chǎn)生晶體管相互之間的 “漏電”問(wèn)題，一些晶體管有可能在“關(guān)閉”狀態(tài)下仍然是通電的，這樣就會(huì)帶來(lái)致命的電路錯(cuò)誤。
晶體管漏電所帶來(lái)的危機(jī)不僅僅是電路錯(cuò)誤。隨著芯片中晶體管數(shù)量增加，原本僅數(shù)個(gè)原子層厚的二氧化硅絕緣層會(huì)變得更薄進(jìn)而導(dǎo)致泄漏更多電流，隨后泄漏的電流又增加了芯片額外的功耗。從0.13微米到0.09微米，再到90納米、65納米，不少CPU并未降低核心電壓，其中一部分原因就是為了解決晶體管漏電問(wèn)題。
英特爾決定利用Hafnium(鉿，元素周期表中序號(hào)72)為基礎(chǔ)來(lái)制造 High-k材料，由此使得High-K材料對(duì)電子泄漏的阻隔效果比二氧化硅強(qiáng)。這種材料對(duì)電子泄漏的阻隔效果可以達(dá)到傳統(tǒng)材料二氧化硅的10倍，電子泄漏基本被阻斷，可大幅減少漏電量。
在英特爾45納米制程技術(shù)中，High-K材料與金屬柵極的組合，使驅(qū)動(dòng)電流或晶體管性能提高了20%以上。同時(shí)，使源極-漏極漏電降低了5倍以上，大幅提高了晶體管的能效。
英特爾即將推出的下一代45納米處理器(研發(fā)代碼：Penryn)中，一個(gè)45納米晶體管可在1秒鐘內(nèi)切換約3千億次。一個(gè)45納米晶體管開關(guān)一次所需時(shí)間，僅相當(dāng)于以光速(每秒30萬(wàn)公里)穿行0.1英寸所需的時(shí)間。
45納米解決了信號(hào)延遲問(wèn)題
45納米制程工藝在65納米工藝基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，采用了10層銅導(dǎo)互連技術(shù)，使得硅晶圓上的晶體管集成度再次提高，隨之而
45納米的功耗進(jìn)一步降低
Intel 45納米工藝制程有效的降低了功耗問(wèn)題，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示Intel 45納米工藝在性能提升和功耗降低兩個(gè)方面都都表現(xiàn)很好。Intel 45納米制作工藝突破CMOS制造的極限，讓摩爾定律得到延續(xù)，是一次具有歷史意義的突破。
自從65納米工藝出現(xiàn)后，硅片上的氧化硅層厚度只有5個(gè)硅原子的高度，再發(fā)展下去，隨之而來(lái)的就是CPU的漏電問(wèn)題，這在CMOS制造工藝上已經(jīng)達(dá)到了極限。45納米制造工藝與65納米工藝相比，不是簡(jiǎn)單的將連線寬度減少了20納米，，45納米制造工藝可以在不增減芯片體積的前提下，在相同體積內(nèi)集成多將近一倍的晶體管，使芯片的功能得到跨站。因此，信位寬度越小，晶體管的極限工作能力就越大，也就以為著更佳出色的性能。
英特爾采用45納米制程技術(shù)開發(fā)出*可工作的處理器——這些處理器是英特爾下一代英特爾酷睿2和至強(qiáng)系列處理器中Penryn系列的一部分。通過(guò)這些處理器的開發(fā)，英特爾已經(jīng)成功地解決了阻礙摩爾定律發(fā)展的一些重大障礙。消除這些障礙將終制造出能效更高、成本更低、性能更強(qiáng)的計(jì)算產(chǎn)品，應(yīng)用于從筆記本、移動(dòng)設(shè)備到臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器不一而足。(