英特爾45nm新旗艦四核QX9650解析測(cè)試
此前我們對(duì)CPU工藝進(jìn)程也有簡(jiǎn)短的回顧，細(xì)心的朋友可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，從90nm工藝開始出現(xiàn)了嚴(yán)重的漏電問(wèn)題，阻礙了芯片和個(gè)人計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)、大小、耗電量、噪聲與成本開發(fā)。因此，在新一代45nm Penryn處理器采用全新材料制作的45nm晶體管絕緣層和開關(guān)閘極，減低晶體管漏電情況。
其實(shí)晶體管就是一種簡(jiǎn)單的開關(guān)裝置，可處理電子數(shù)據(jù)中的0、1組合。處理器就是含有數(shù)百萬(wàn)此類通過(guò)銅線以特定方式連接在一起的晶體管。而晶體管內(nèi)部是由源極、漏極、柵電極、柵介質(zhì)、及硅底層通道。源極是指晶體管中電流產(chǎn)生的部分，它包含涂層硅(doped Si)，漏極是指晶體管中電流流向的部分，這部分與源極一樣，都參雜了一些雜質(zhì)以降低電阻。不過(guò)晶體管是絕對(duì)對(duì)稱的，則電流可以從源極流向漏極，也可以從漏極流向源極。柵極電極就是晶體管頂端的區(qū)域，其電流的狀態(tài)決定晶體管是打開還是閉合，傳統(tǒng)上柵的制作材料是多晶硅或原子隨意排列且不形成網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的硅。柵極介質(zhì)是位于柵極電極以及溝槽之間一層薄層，目前的數(shù)字芯片中晶體管柵介質(zhì)是由二氧化硅組成，而二氧化硅是絕緣體材料，它的作用是隔絕來(lái)自柵極電極的泄漏電流，但如果這個(gè)柵介質(zhì)層太薄其泄漏電流的電量就越大。
為了降低漏電問(wèn)題，同時(shí)還要提高其性能。Intel采用了High-k的新材料制作晶體管閘極電介質(zhì)，而且晶體管閘極的電極也搭配了全新的金屬材料。這樣，經(jīng)過(guò)測(cè)試顯示，不僅晶體管的性能提升了，同時(shí)漏電現(xiàn)象與之前相比也較少了5倍。據(jù)了解，制作閘極電介質(zhì)的材料主要是二氧化硅，因?yàn)樗邆淞撕芎玫囊字菩?，能夠減少厚度保持晶體管的整體性能。
由于High-k閘極電介質(zhì)和現(xiàn)有硅閘極并不兼容，Intel全新45nm晶體管設(shè)計(jì)也必須開發(fā)新金屬閘極材料，目前新金屬的細(xì)節(jié)仍未有消息透露，Intel現(xiàn)階段尚未說(shuō)明其金屬材料的組合。另與上一代技術(shù)相較，Intel 45nm制程令晶體管密度提升近2倍，得以增加處理器的晶體管總數(shù)或縮小處理器體積，令產(chǎn)品較對(duì)手更具競(jìng)爭(zhēng)力，此外，晶體管開關(guān)動(dòng)作所需電力更低，耗電量減少近30%，內(nèi)部連接線采用銅線搭配low-k電介質(zhì)，順利提升效能并降低耗電量，開關(guān)動(dòng)作速度約加快20%。
值得注意的是，Intel成功令新一代45nm制程產(chǎn)品的漏電情況降低逾5倍，其中晶體管閘極氧化物漏電量更降低超過(guò)10倍，相較上代65nm制程產(chǎn)品，在同一功耗表現(xiàn)下，頻率下可提升約20%，或是在同一頻率下功耗更低，電池續(xù)航力也明顯大幅提升。
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