intel在下一代芯片制造工艺的开发中取得了重大的突破,近日它们研制成功了内含超过五亿个晶体管,拥有70兆位容量的全功能SRAM芯片。该芯片采用了当今世界最先进的65纳米工艺制程。这一技术的出现,使得intel在芯片制造领域延续了每两年推出一款新核心的“摩尔定律”,并不断发展和完善自己的产品技术。
在新的65纳米工艺中,晶体管的门长度仅为35纳米,与90纳米工艺下的晶体管门长度相比短了大约30%。按这个数字计算,在一个人体红细胞直径大小的长度上就可以排列将近100个这样的门。
新的制造工艺使得在更小的芯片面积上安放更多的微型晶体管成为可能,这种工艺的进步加快了多核心处理器诞生的步伐。它同样也使得intel有机会为其产品开发出更多具有创新意义的功能,包括虚拟化技术,芯片安全功能等等。而新的65纳米工艺同样具有节能降耗和增强产品性能表现的作用。
“intel继续面对着制造材料,工艺,与架构的革新带来的机遇与挑战,”intel公司的资深人士透露说,“intel的65纳米工艺在减小芯片面积,降低电能消耗和增强芯片性能等方面都处于领先地位,同时它也将继续促进未来几年芯片制造工艺的发展。intel的65纳米工艺将在2005年正式进入商用,这也延续了长久以来一直被证实是有效的摩尔定律。”
在去年11月,年曾研制成功65纳米工艺的4兆位SRAM,而那时起,制造仅占用110 平方毫米的全功能70兆位SRAM就被提上了日程(如上图)。面积更小的SRAM使得在CPU中安置更大的缓存成为了可能,这将极大的提高CPU的性能。每一个SRAM单元拥有六个晶体管,仅占用0.57平方微米的面积(如下图)。在一个平方毫米的面积上可以安装数千万个这样的晶体管,这个面积也就相当于一支圆珠笔尖那么大点儿。
节能降耗——新特性
根据摩尔定律,芯片上的晶体管数量每两年翻一翻,而这种数量的增加也带来了产品更多的变化,例如可以增强产品的性能表现,同时降低平均每只晶体管所消耗的成本。但是,随着晶体管数量的增加,体积的不断减小,更多的电能消耗和更大的发热量问题也凸现出来。通过改进技术和产品架构来解决这一问题已经刻不容缓。而为了应对这一挑战,intel已经将降耗技术应用到了新的65纳米工艺中。据说将来应用此种技术会大大提高电能的有效利用率。
intel同样在应变硅技术中处于领先地位,其首先在90纳米工艺中应用了此项技术,而此次在65纳米制造工艺中,此项技术同样是必不可少。intel的第二代应变硅技术通过减少漏电流使得晶体管的性能提升了10%到15%。反过来说,新工艺与90纳米工艺相比可以减少4倍的漏电流。结果显示,intel的65纳米新工艺在没有增加漏电流的情况下提高了晶体管的性能。
intel的65纳米晶体管拥有35纳米的门长度而氧化物层厚度则为1.2纳米,它们共同为门电容的降低和性能的提升做出了贡献。降低的门电容最终降低了芯片的功率。新工艺同样集成了八个铜互连层(如下图),而低-K电介质材料的使用则提高了芯片中信号传输的速度同时减少了功耗。
“休眠晶体管”也在65纳米SRAM中得以应用。该技术可以在SRAM未工作时阻止电流流过,从而减少了电能的白白消耗。这一技术尤其适应于那些对于耗电量十分敏感的产品,例如笔记本电脑。
“intel一直在节能降耗和降低芯片发热量方面做着各种尝试,这也是全球半导体制造商所共同面对的一个难题,”该资深人士说,“我们已经对包括整个系统,芯片技术在内的产品发展趋势进行了完整的分析,我们的65纳米工艺将不止是对现有技术的简单扩展,而是一项全新的技术。”