● 先进工艺制程带来什么好处?
实际上回首往昔,无论是从90nm到65nm,还是从65nm又到45nm,每一次制程的转换都为玩家们带来了更多的体验感受,功耗的进一步降低、性能的进一步提升、频率和超频性能的进一步增强都在诉说着科技时代快速发展的不变定理。 不过Intel的45nm制程为何会受到如此多的关注?它具体的好处及先进性又表现在哪呢?
1. Intel —— 突破式的45nm (关键字:High-k + Metal Gate介质引入)
在过往四十余年的时间中,业内均普遍采用二氧化硅做为制造晶体管栅介质的材料。而在65纳米制程工艺下,Intel公司已经将晶体管二氧化硅栅介质的厚度压缩至1.2纳米,基本上达到了这种传统材料的极限。此时不但使得晶体管在效能增益以及制程提升等方面遭遇瓶颈,过薄的晶体管二氧化硅栅介质亦使得其阻隔上层栅极电流泄漏的能力逐渐降低,漏电率大幅攀升。Intel的45nm采用了突破式的新材料,为晶体管发展四十年来之最大进步。
45纳米新型High-k + Metal Gate介质与传统材料之比较
为了使上述情况得到解决,Intel公司于45纳米Penryn家族处理器中首度引入High-k技术。此种以hafnium铬元素为基础物质的新型材料不但拥有良好的绝缘性,且比传统二氧化硅栅介质更为厚实,能够进一步控制晶体管的漏电率。当然,由于High-k晶体管栅介质与现有晶体管栅极并不兼容,因此Intel公司亦同时拿出新型晶体管栅极材料,使得晶体管内部源极到漏极之间的驱动电流增加20%以上,不仅能够有效提升晶体管效能,亦能够使得晶体管内部源极到漏极之间的漏电率降低5倍左右。
Intel公司45纳米High-k + Metal Gate介质示意图
2 .性能提升功耗进一步降低
High-k栅介质与Metal Gate栅极的引入能够使得晶体管漏电率较之传统材料降低10倍以上,与65nm制程工艺相比能够在相同耗能下提升20%的时钟频率亦或是在相同时钟频率下拥有更低的耗能。45纳米晶片每秒钟能够进行约三千亿次的开关动作,在以铜与low-k材料搭配组成的内部连接线的作用下,晶片开关速度能够提升20%且耗电量降低30%。这对于愈加追求功耗比的用户们来说无疑是非常具有吸引力的。
3. 更加环保的制程
值得一提的是,在于用于连接硅晶片与基板的内部连接点第一层内5%左右的焊锡中,Intel公司以锡、银、铜的合金取代现有铅、锡为主的焊锡,并宣布于45纳米High-k + Metal Gate产品中全面采用100%无铅工艺制造,对于拥有复杂硅晶片连接结构的处理器技术而言,替换其连接材料绝非易事,Intel公司为此耗费了大量的精力,但其意义无疑是相当深远的。
写在最后:
可以看出,Intel的45nm工艺制程无疑是行业内一项具有里程碑意义的突破式技术,它不仅再次证明了Intel在半导体业内的领先地位,同时也凭借此带给了用户们更具优势的选择方案。随着目前45nm技术的进一步深入人心,其已经成为了目前主流的选择方案,它的优势也将会在玩家的使用过程中进一步的得到更好的体现。