45納米工藝的秘密!Intel晶體管顯絕技

    不論是回顧總結2008年個人電腦CPU市場的技術演變，還是展望2009年這一市場的技術發展趨勢，都有同一個關鍵詞引人注目，這就是“45納米”。自英特爾于2007年底發布首批基于45納米制造工藝的CPU，并在2008年將全線產品切換到這一工藝后，就有越來越多的消費者們在采購CPU時，將是否采用該工藝列為一個重要選擇標準，因為大家都知道采用這項工藝生產的CPU不僅能夠集成更多的晶體管，而且還會更加節能、擁有更高的能效。
　　
    Intel和AMD都是在11月份拿出自己的45納米制造工藝的，不過可惜不是在同一年份上。Intel是在2007年，AMD則是在2008年，而且后者的45納米技術還并不完全能夠說是他們自己的。雖然在整個2009年的時間里你看到的會是兩家公司45納米產品間的競爭，不過千萬不要認為兩者在芯片制造工藝上又回到了同一起跑線上。因為Intel早在2009年2月，就已經展示了世界上第一款32納米的芯片-Westmere。

　　與當初Intel拿出45納米制造工藝處理器時的大張旗鼓不同，你會發現AMD在做同樣事情的時候顯得異常低調。當然，原因是很簡單的，畢竟他們的45納米制造工藝比Intel晚來了一年的時間，而且誰都知道他們的芯片制造工藝是與另外一家公司聯合研發的。在這里，我們不妨來比較一下兩家45納米制程四核心處理器的芯片面積和晶體管數量：AMD Phenom II X4處理器的芯片面積為258平方毫米，晶體管數量為7。58億個；而Intel Core 2 Quad Q9x50處理器的芯片面積則為214平方毫米，晶體管數量為8。2億個。

　　你會發現，同樣采用45納米制造工藝，同為四核心處理器的芯片，Intel的芯片面積只是對手的83%，晶體管數量卻還比對手多了8%。這也就是說，生產相同核數的處理器產品，Intel只需要使用相當于對手60%左右的芯片面積就足夠了。值得一提的，在這里我們并不是說同樣采用45納米制造工藝，Intel的酷睿i7四核處理器和AMD的四核處理器是同級別的產品，因為酷睿i7處理器目前還沒有可以與之匹敵的競爭產品，性能遙遙領先。

　　當然，Intel 45納米制造工藝誕生的意義早已經超越了芯片制造工藝進步的傳統概念，它不僅僅是讓芯片的集成度變得更高，更是一改過去40余年晶體管柵介質使用二氧化硅做為主要材料的歷史，用以鉿元素為基礎氧化物質的High-K材料取而代之，同時柵極也采用金屬柵極取代了以往的多晶硅柵極，一舉突破了被譽為“半導體業界第一定律”的摩爾定律的發展瓶頸，也為日后32納米、22納米甚至是更先進的芯片制造工藝開辟了康莊大道，要知道雖然AMD屆時也會拿出High-K晶體管柵介質，但那至少要等到32納米制造工藝上。這樣看來，如果說Intel在芯片制造工藝上領先對手超過12個月的話，那么在半導體芯片組成的基礎單元——晶體管的領先程度上，Intel則至少超過了對手24個月以上。

    因為采用了High-K金屬柵極的新型晶體管，Intel 45納米技術提升了芯片效能，令晶體管的開關動作加快20%，這也就意味著你手上的Intel 45納米處理器會有著更快的時鐘頻率和更低的電力消耗。反觀AMD——雖然也宣稱轉向45納米工藝，但是依然采用傳統的材料——二氧化硅多晶硅晶體管，在高性能低能效上沒有突破性進展。

    截止目前，在個人電腦CPU市場上，于45納米工藝中融合高-K柵介質+金屬柵極晶體管仍是英特爾的獨門絕技。雖然有消息說其競爭對手會在下一代的32納米工藝中采用類似的晶體管技術，但這一消息如果成真，預計也要等到2010年了。而在08年下半年，英特爾的32納米工藝就已經完成了開發，將于今年第四季度正式上市。通過采用英特爾基于這一新工藝的處理器產品，消費者們還將領略到第二代高-K柵介質+金屬柵極晶體管技術更加令人欣喜的能效優勢。據目前已知的信息，與英特爾45納米工藝相比，其采用這種更先進晶體管技術的32納米工藝可在晶體管性能上獲得22%的提升，并使PMOS晶體管的漏電量減少到45納米工藝的十分之一，讓NMOS晶體管漏電量降到45納米工藝的五分之一！■