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2007年底Intel在京发布45纳米芯片 或将影响行业发展

供稿人:王建会;李宁  供稿时间:2007-11-30   关键字:Intel  45纳米  芯片  
2007年11月16日,Intel公司在北京正式发布了45纳米技术及芯片,45纳米芯片的诞生是大规模集成电路生产工艺中科学技术的突破,也标志着集成电路领域创新的进一步发展。
 
笔者认为,45纳米芯片技术的发布除了将推动整个产业继续前行外,还将为行业带来以下影响。
摩尔定律将继续得以实践
Intel的创始人摩尔在1965年提出“随着芯片上电路复杂度的提高,元件数目必将增加,每个元件的成本将每年下降一半”,即被后人称为的摩尔定律。集成电路产业在几十年间的技术发展不断验证着摩尔定律的准确性。
 
2006年Intel公司发布的Core2集成了两亿九千万三极管,应用45纳米技术的芯片中集成了四亿一千万个三极管,四核是八亿两千万个三极管,这个事实进一步验证了摩尔定律的正确性,并将摩尔定律的有效期限延续至少十年的时间。
新材料的使用为芯片技术带来生命力
由于二氧化硅非常容易制造,且能够通过减少厚度来持续改善效能,因此,过去主要采用二氧化硅作为晶体管绝缘层的材料。闸极电介质是晶体管闸极下的绝缘层,负责隔离闸极和电流流通的通路。所以,晶体管中的闸极电介质的材料主要是二氧化硅。
 
虽然Intel在导入65nm制程时,已全力将二氧化硅闸极电介质厚度降至1.2nm,相当于5层原子,这样的厚度几乎已经达到了极限水平,但由于晶体管缩至原子大小的尺寸时,耗电和散热也会同时增加,增加了功率消耗和不必要的热能,因此,若继续采用目前的材料,进一步减少厚度,闸极电介质的漏电情况将会明显攀升,令缩小晶体管技术遭遇极限。
 
为解决此问题,Intel采用较厚的High-K材料(以铪元素作为基础物质)作为闸极电介质,取代已经使用了几十年的二氧化硅。通过High-K技术不仅使晶体管的尺寸变小了,而且它的切换速度也提高一倍。45纳米的芯片里面,三极管和三极管之间管角的距离只有4个原子宽,要实现绝缘,没有在材料上的突破和科学技术上的突破是无法做到的。如果没有High-K的技术,门栅漏电的数量无法减少,甚至会增加。通过使用新材料作为闸极电解质,也成功地将漏电量降低10倍以下。这样改进如果没有使用铪材料是几乎不可能实现的。
 
虽然Intel所采用的High-K材料具有不错的电子阻隔效果,但还存在一个很大的问题,那就是无法与现有闸极采用的多晶硅相兼容,因此又特别开发了一种新的金属闸极材料来使用,Intel目前未说明金属闸极材料的组合。不过这种新材料肯定应具备较高导电率,以解决现有材料因电阻过大造成较长延迟周期的问题。
 
High-K和金属闸极新材料的使用,标志着自20 世纪60年代以来晶体管技术领域最重大的变革;最突出的特点是更高性、更低功耗、更环保;最突出的成效是性能提高了40%,功耗降低近30%。
 
随着芯片集成度的增大,要想在工艺和技术上有所突破,一般都需要新材料的支持。据了解,除Intel公司外,业内的知名企业如IBM、德州仪器(TI)和AMD等均在新材料上有所探索和突破。这次Intel通过新材料的使用,成功地降低芯片功耗,提高芯片性能,势必进一步激发业内对新材料研究的热情。
环保的需求得到体现
数十年以来,由于铅材料具备适当的电气和机械特性,因此广泛应用在电子产品中,但近年来研究发现,铅制产品对生态环境和公众健康都有很大的负面影响,因此各大电子厂商都在全力寻找能满足效能和可靠性需求的铅替代材料。
 
在45纳米芯片中,Intel第一次使用了无铅的材料,接着也会去掉卤化物,更环保。另外,2008年采用65nm制程生产的芯片组产品也会全面改采100%无铅技术。相信对于电子行业未来在环保方面的发展会有非常大的推动。
Intel市场霸主的地位得到巩固
在微处理器芯片甚至是整个集成电路行业,Intel毫无疑问是整个市场的“Number 1”。近年来,AMD在微处理器芯片领域展开与Intel的竞争,表现出咄咄逼人的气势。根据市场调研机构Mercury Research的报告,在2002年第1季度到2005年第三季度,Intel在x86处理器芯片领域占据的市场份额均在80%以上,AMD的市场份额在18%以下。2005年第一季度至2007年第三季度期间,Intel在x86处理器芯片领域占据的市场份额保持在72.9%和82.2%之间,AMD在x86处理器芯片领域占据的市场份额保持在16.2%和25.3%之间。即便如此,Intel在微处理器的龙头老大地位依然保持不变。
 
目前,AMD还在艰难的发展与完善其65纳米制程,在65纳米制程上的落后还将会让45纳米制程面市的时间一拖再拖。尽管AMD和英特尔都宣布开始全面转向45纳米制程技术,但纵然有IBM的帮助,AMD的45纳米的进展幅度依然要落后英特尔很多。所以AMD至今还没给出45纳米芯片问世的具体时间,只是很模糊的表示将会在2008年下半年问世。
 
因此,此次在45纳米芯片上的成功,将进一步拉大行业内其他厂商与Intel之间在市场占有率和技术方面的差距。
参考文献
[1]杨叙:鉴证计算机处理器里程碑的一天http://tech.sina.com.cn/h/2007-11-16/1528489707.shtml
 
[2]英特尔45纳米发布会:基辛格发表精彩演讲:http://tech.sina.com.cn/h/2007-11-16/1520489701.shtml
 
[3] Intel 45nm Penryn处理器性能首测:
 
[4]摩尔定律未死 详细揭密45纳米制程技术http://net.52hardware.com/server/news/200708/28520.html
 
[5]攻克低耗电量难关,英特尔45nm工艺采用全新high-k与金属闸材料http://www.eetchina.com/ART_8800453582_865371_NT_7f434e5b.HTM
 
[6]TI在45纳米制程整合high-k材料 可大幅降低漏电http://www.sichinamag.com/article/html/2007-06/2007626051217.htm
 
 
 
 
[10]AMD 赶超英特尔:狮子与狼的故事http://finance.sina.com.cn/review/observe/20061205/15163136656.shtml
 
作者简介
王建会,上海情报服务平台兼职情报分析员。博士,副研究员,资深咨询师,上海市互联网经济咨询中心;
 
李宁,上海情报服务平台兼职情报分析员。咨询师,上海市互联网经济咨询中心

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