Intel(英特尔)宣布一项重大的基础晶体管设计突破,以两种全新材料制作 45 奈米(nm)晶体管绝缘层(insulating wall)和开关闸极(switching gate)。下一代 Intel Core 2 Duo、Intel Core 2 Quad和Xeon多核心处理器系列,将使用上亿个这种超小型晶体管(或开关)。Intel亦表示,该公司正在试产及测试五款初期版本产品,也是15款45奈米处理器产品计划中的第一批。

Intel延续摩尔定律至未来10年。
Intel延续摩尔定律至未来10年。

新型晶体管将让Intel的个人计算机、笔记本电脑和服务器处理器执行速度持续突破纪录,并减少晶体管漏电(electrical leakage),漏电会阻碍芯片和个人计算机的设计、大小、耗电量、噪声与成本的开发。而Intel此项宣布也将确保摩尔定律(Moore’s Law)将再延续到未来十年。

Intel相信该公司技术已持续领先其他半导体业者一年以上,并率先推出首款代号为Penryn之新一代45奈米产品系列处理器原型样品(working processor)。首批产品目标将锁定五大计算机市场,并可执行Windows Vista、Mac OS X、Windows XP和Linux操作系统以及各种应用程序。Intel依照计划,将于2007年下半年进行45奈米产品的量产。

Intel的45奈米制程采用high-k闸极电介质和金属闸极,能增加驱动电流20%以上,等于提升晶体管效能。源极-汲极(source-drain)漏电则减少五倍以上,改善晶体管耗电量。与前一代技术相较,Intel的45奈米制程也改善晶体管密度近两倍,因此Intel得以增加处理器之晶体管总数,或缩小处理器体积。

在此同时,Intel的最大竞争对手AMD为了不落人后,也宣布了相关发展计划与出货状况。2006年底AMD第一批以65奈米制程技术生产的芯片已开始出货,而AMD也计划在2008年中正式量产45奈米处理器。这让AMD与Intel的制程技术之争达到顶峰。

AMD首批65nm制程的x86系列处理器,与现有90nm制程的桌上型处理器相比,新款Athlon 64 X2处理器的芯片面积缩减了一半,功耗也下降了三分之一。这批65奈米芯片的优点几乎完全集中在节约用电量,未来AMD也会在节能与效能之间取得最佳平衡,以便让各种桌面计算机、笔记本电脑和服务器芯片的设计发挥出所欲达到的效果。

新款AMD芯片之所以能显著降低耗电量,一部分原因是AMD用硅锗薄膜让芯片内晶体管的硅形变(strain),以提升效能。这种straining silicon(应变硅)技术可提升晶体管的效能,因为更大的锗原子会把硅原子稍微重新排列,从而让电流移动得更快速。竞争对手英特尔也大量运用硅锗。

在制程技术的竞争上,AMD始终紧盯着Intel不放,AMD在量产65nm制程处理器方面,尽管稍微落后Intel,然而AMD正尽全力缩短这个差距。目前AMD除计划迅速提升65nm处理器的量产之外,也预计在2008年中开始量产首批45nm制程的芯片。

近年来,AMD陆续推出比Intel效能更强、且用电效率更佳的芯片,使其市占率持续提升。然而Intel在45奈米制程的竞争上似乎又占了上风。尽管比起Intel的45奈米制程技术研发时程稍微延迟,然而AMD依然迎头赶上了。

当半导体微细化制程从65奈米迈向45奈米、甚至未来朝向32奈米或是22奈米之际,将会面临什么未知的物理性质变化?为了追求更细微体积、切割更多芯片的商业成本效益,制程技术如何再进一步地去突破,而在全然未知的深次奈米领域,会有什么样的挑战等着人们去发掘与突破呢?这场由Intel带起的制程技术追逐战,正在微观的物理世界中翻腾着。摩尔定律会有终点吗?如果答案是肯定的,哪里会是终点?终点会是什么?如果答案是否定的话,那是否代表又是什么意义?无论答案如何,世人都将摒息以待,半导体产业竞争所带来的下一波震撼。而半导体产业每一个微小的进展,也都代表人类推向未来的一大步。