45纳米工艺的秘密!Intel晶体管显绝技

    不论是回顾总结2008年个人电脑CPU市场的技术演变，还是展望2009年这一市场的技术发展趋势，都有同一个关键词引人注目，这就是“45纳米”。自英特尔于2007年底发布首批基于45纳米制造工艺的CPU，并在2008年将全线产品切换到这一工艺后，就有越来越多的消费者们在采购CPU时，将是否采用该工艺列为一个重要选择标准，因为大家都知道采用这项工艺生产的CPU不仅能够集成更多的晶体管，而且还会更加节能、拥有更高的能效。
　　
    Intel和AMD都是在11月份拿出自己的45纳米制造工艺的，不过可惜不是在同一年份上。Intel是在2007年，AMD则是在2008年，而且后者的45纳米技术还并不完全能够说是他们自己的。虽然在整个2009年的时间里你看到的会是两家公司45纳米产品间的竞争，不过千万不要认为两者在芯片制造工艺上又回到了同一起跑线上。因为Intel早在2009年2月，就已经展示了世界上第一款32纳米的芯片-Westmere。

　　与当初Intel拿出45纳米制造工艺处理器时的大张旗鼓不同，你会发现AMD在做同样事情的时候显得异常低调。当然，原因是很简单的，毕竟他们的45纳米制造工艺比Intel晚来了一年的时间，而且谁都知道他们的芯片制造工艺是与另外一家公司联合研发的。在这里，我们不妨来比较一下两家45纳米制程四核心处理器的芯片面积和晶体管数量：AMD Phenom II X4处理器的芯片面积为258平方毫米，晶体管数量为7。58亿个；而Intel Core 2 Quad Q9x50处理器的芯片面积则为214平方毫米，晶体管数量为8。2亿个。

　　你会发现，同样采用45纳米制造工艺，同为四核心处理器的芯片，Intel的芯片面积只是对手的83%，晶体管数量却还比对手多了8%。这也就是说，生产相同核数的处理器产品，Intel只需要使用相当于对手60%左右的芯片面积就足够了。值得一提的，在这里我们并不是说同样采用45纳米制造工艺，Intel的酷睿i7四核处理器和AMD的四核处理器是同级别的产品，因为酷睿i7处理器目前还没有可以与之匹敌的竞争产品，性能遥遥领先。

　　当然，Intel 45纳米制造工艺诞生的意义早已经超越了芯片制造工艺进步的传统概念，它不仅仅是让芯片的集成度变得更高，更是一改过去40余年晶体管栅介质使用二氧化硅做为主要材料的历史，用以铪元素为基础氧化物质的High-K材料取而代之，同时栅极也采用金属栅极取代了以往的多晶硅栅极，一举突破了被誉为“半导体业界第一定律”的摩尔定律的发展瓶颈，也为日后32纳米、22纳米甚至是更先进的芯片制造工艺开辟了康庄大道，要知道虽然AMD届时也会拿出High-K晶体管栅介质，但那至少要等到32纳米制造工艺上。这样看来，如果说Intel在芯片制造工艺上领先对手超过12个月的话，那么在半导体芯片组成的基础单元——晶体管的领先程度上，Intel则至少超过了对手24个月以上。

    因为采用了High-K金属栅极的新型晶体管，Intel 45纳米技术提升了芯片效能，令晶体管的开关动作加快20%，这也就意味着你手上的Intel 45纳米处理器会有着更快的时钟频率和更低的电力消耗。反观AMD——虽然也宣称转向45纳米工艺，但是依然采用传统的材料——二氧化硅多晶硅晶体管，在高性能低能效上没有突破性进展。

    截止目前，在个人电脑CPU市场上，于45纳米工艺中融合高-K栅介质+金属栅极晶体管仍是英特尔的独门绝技。虽然有消息说其竞争对手会在下一代的32纳米工艺中采用类似的晶体管技术，但这一消息如果成真，预计也要等到2010年了。而在08年下半年，英特尔的32纳米工艺就已经完成了开发，将于今年第四季度正式上市。通过采用英特尔基于这一新工艺的处理器产品，消费者们还将领略到第二代高-K栅介质+金属栅极晶体管技术更加令人欣喜的能效优势。据目前已知的信息，与英特尔45纳米工艺相比，其采用这种更先进晶体管技术的32纳米工艺可在晶体管性能上获得22%的提升，并使PMOS晶体管的漏电量减少到45纳米工艺的十分之一，让NMOS晶体管漏电量降到45纳米工艺的五分之一！■