性能全面提升迅驰2六大技术详细解析

作者：中关村在线蔡小鹏责任编辑：李诺【原创】 CNET中国·ZOL 08年07月15日 [评论]

·45纳米有多小？带给我们什么？

之所以您在本页中看到的第一张图片是一张黑白老照片，而非什么晶圆的切割示意图或者是制造工艺提升的参数对比表格，主要是因为编辑希望能够借助纪念晶体管之父威廉·肖克利（Shockley William Bradford），来让大家体会到从最早的晶体管到现在的45纳米晶圆，我们的科学家们完成了一件多么伟大的事情。

首先还是来回顾一下晶体管的发展历史。1947年12月16日，贝尔实验室的威廉·肖克利（William Shockley）、约翰·布拉顿（John Bardeen）和怀特·巴丁（Walter Brattain）成功制作第一个晶体管，改变了人类的历史。之后1950年，肖克利又开发出了双极性的接面晶体管，也就是我们现在经常说到的晶体管。

晶体管之父威廉·肖克利（Shockley William Bradford)

随着晶体管的普及，老式的电子管逐渐退出了历史的舞台，同时得益于工艺上的大幅度提升，计算机的体积也越来越小。当然，随后的事情我们也就更为熟知：1965年，英特尔创办人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）于电子杂志(Electronics Magazine)撰文预测“未来晶片上的晶体管数量将会以每年倍增的速度成长，而之后的10年将改为每2年倍增的速度增长”，这就是著名的摩尔定律；1978年，16位的英特尔8088微处理器诞生，内部集成了29000个晶体管，主频最高10MHz；于是，计算机的历史也由这一刻翻开了崭新的一页。

回到我们本页的主题，经历了这些年的发展，我们手中的笔记本电脑重量降低至只有几千克左右，而性能却提升了几百万倍，是什么促成了这一切呢？显而易见，半导体工艺的提升。

英特尔45nm处理器的革新

在迅驰2代移动计算平台搭载的Penryn处理器中，单个晶体管仅仅只有45纳米大小，这是一个什么样的概念呢？纳米级别的单位是我们正常人肉眼所无法分辩的，但可以通过简单的对比大致有所了解：一个针头的大小约为150万纳米，那么也就是相当于3万个左右的45纳米晶体管。而由此我们也就不难理解为什么新一代45纳米处理器的最高端产品可以达到8.2亿个晶体管数量，较上一代产品提升高达40％。

那么是什么技术促使了处理器能够有如此大跨度的革新呢？全新的45纳米High-K金属栅极技术应该说功不可没。考虑到晶体管密度较大容易引起漏电的问题，因此全新的45纳米处理器引入了晶体管绝缘层和开关闸极降低晶体管的漏电情况，而正是这些技术促使技术人员可以采用更为密集的方式进行晶体管的植入。

High-K金属栅极技术示意图

对比之前的65纳米工艺产品，虽然英特尔公司已经竭力试图将传统的二氧化矽闸极电介质的厚度降低至1.2纳米，大小仅为5层原子厚，但由于晶体管本身缩至原子大小尺寸时，耗电和散热也会同时增加，从而产生额外的热量和功耗。因此如果不能够找出新替代材料的话，进一步减少厚度，会造成闸极电介质的漏电情况明显增加，成为进一步降低晶体管体积和单位面积内数量的瓶颈。

因此，为了能够保证在大幅降低漏电情况的同时尽可能提升整体效能，英特尔公司也加入了上文中提到的High-k（铪Hafnium元素为基础的物质）新材料用以制作晶体管闸极电介质，取代了沿用已经40年的二氧化矽。而此举也令驱动电流增幅达到20％以上，在提升晶体管性能的基础上减少漏电情况达10倍以上。

摩尔定律下的英特尔技术发展