英特爾公司1月29日宣布在基礎(chǔ)晶體管設(shè)計方面取得另一重大突破：能采用兩種嶄新材料來制造45nm晶體管的絕緣層及開關(guān)閘極。新一代的Intel Core 2 Duo、Intel Core 2 Quad及Xeon多核心處理器系列，將添上億顆這種超小型晶體管（或開關(guān)）。英特爾同時宣布正在試產(chǎn)及測試五款初期版本產(chǎn)品，作為該公司推出15款45nm處理器產(chǎn)品計劃中的第一批。
    新型晶體管將令英特爾的個人計算機、手提電腦及服務(wù)器處理器執(zhí)行速度持續(xù)突破紀錄，并減低晶體管的漏電量。晶體管一旦漏電，往往影響芯片及個人計算機的設(shè)計、大小、耗電量、噪聲及成本。今日的宣布亦將確保Moore’s Law，即晶體管數(shù)目每兩年就會倍增的高科技產(chǎn)業(yè)定律可以再延續(xù)至未來十年！
    英特爾相信該公司的技術(shù)已持續(xù)領(lǐng)先其它半導體業(yè)者一年以上，并率先推出首款代號為Penryn的新一代45nm產(chǎn)品系列處理器原型樣本。首批產(chǎn)品目標鎖定五大計算機市場，并可執(zhí)行Windows Vista、Mac OS X、Windows XP和Linux操作系統(tǒng)以及各種應(yīng)用程序。英特爾依照計劃，將于今年下半年投產(chǎn)45nm處理器。

英特爾45nm晶體管采用全新high-k材料及金屬閘極（metal gate）
    英特爾開創(chuàng)業(yè)界先河，采用全新材料組合制造45nm產(chǎn)品，大幅降低漏電量，同時提升效能。英特爾將采用被稱為high-k的嶄新材料來制造晶體管閘極電介質(zhì)（transistor gate dielectric），而晶體管閘極的電極（transistor gate electrode）亦將搭配采用新的金屬材料組合。 
    英特爾創(chuàng)辦人之一的Gordon Moore表示：“采用high-k及新的金屬閘極材料，標志著自1960年代后期推出多硅晶閘極（polysilicon gate）金屬氧化物半導體（MOS）晶體管以來，晶體管技術(shù)的最大突破�！� 
    晶體管是超微型的開關(guān)，負責處理數(shù)碼世界內(nèi)的0和1組合。閘極負責開啟和關(guān)閉晶體管，而閘極電介質(zhì)是閘極下的絕緣層，隔離閘極和電流流動的通路。金屬閘極和high-k閘極電介質(zhì)的組合，可以產(chǎn)出漏電量極低且效能突破紀錄的晶體管。
    英特爾資深研究院士Mark Bohr指出：“由于單一硅芯片上的晶體管數(shù)量愈來愈多，業(yè)界因此亦持續(xù)不斷研究減少漏電的解決方案。英特爾的工程師和設(shè)計師在這方面獲得卓越成果，確保英特爾在產(chǎn)品和創(chuàng)新的領(lǐng)導地位。英特爾的45nm制程技術(shù)采用創(chuàng)新的high-k和金屬閘極晶體管，因此能夠提供速度更快、耗電更少的多核心產(chǎn)品，持續(xù)強化我們成功的Intel Core 2和Xeon系列處理器產(chǎn)品，并使Moore’s Law得以再延展十年�！�
    如果與實際物體進行比較，400顆英特爾45nm晶體管約等同于人類單一紅血球的表面面積。僅僅十年前，最先進的制程采用的是250nm（等于0.25nm），制造出來的晶體管大小約為英特爾今天宣布新技術(shù)大小的5.5倍，體積更達30倍之多。 
    根據(jù)Moore’s Law，芯片上的晶體管數(shù)目每兩年增長接近一倍，因此英特爾能夠透過創(chuàng)新和整合，加入更多功能和運算核心、提升效能、并降低生產(chǎn)成本和每顆晶體管的成本。為了維持創(chuàng)新速度，晶體管必須不斷縮小。但如果繼續(xù)采用現(xiàn)今的制材，再縮小晶體管時就會遇上極限——當晶體管已經(jīng)縮小至原子大小的尺寸時，耗電和散熱便會增加。為了持續(xù)推動Moore’s Law以及因應(yīng)信息時代的經(jīng)濟需求，必須采用新制材。

英特爾45nm制程之high-k及金屬閘極組合
    由于二氧化硅具有可制性（manufacturability），且能夠減少厚度以持續(xù)改善晶體管效能，因此過去40余年來都采用二氧化硅作為制造閘極電介質(zhì)的制材。英特爾的65nm制程已成功將二氧化硅閘極電介質(zhì)厚度降低至1.2nm——相當于5層原子，但厚度減少卻導致閘極電介質(zhì)的漏電量增加，出現(xiàn)浪費電流和增加不必要的熱能等情況。 
    業(yè)界認為隨著二氧化硅閘極電介質(zhì)厚度減少而導致晶體管閘極的漏電增加，是Moore’s Law面對的最大技術(shù)挑戰(zhàn)之一。為了解決這個關(guān)鍵問題，英特爾以較厚的high-k材料（以鉿(hafnium)元素為基礎(chǔ)），取代沿用至今已超過40年的二氧化硅作為閘極電介質(zhì)，使漏電量降低10倍以上。 
    由于high-k閘極電介質(zhì)與現(xiàn)時的硅閘極并不兼容，英特爾的45nm晶體管設(shè)計亦必須開發(fā)新的金屬閘極材料。雖然新金屬的細節(jié)仍是商業(yè)機密，但英特爾的新晶體管閘極將使用不同金屬材料的組合。英特爾的45nm制程采用high-k閘極電介質(zhì)及金屬閘極，能增加驅(qū)動電流20%以上，等于提升晶體管效能。源極-汲極（source-drain）漏電則減少五倍以上，改善晶體管耗電量。 
    與上一代制程比較，英特爾的45nm制程技術(shù)亦提升了晶體管密度約兩倍，令該公司不僅能夠增加處理器的晶體管總數(shù)，亦能研制出體積更微細的處理器。由于45nm晶體管較上一代制品更為細小，開關(guān)時所需電力更低，因此在開關(guān)運作時耗電量減少近30%。英特爾將在45nm的內(nèi)部連接線（interconnects）采用銅線搭配low-k電介質(zhì)，以提升效能并降低耗電量。英特爾亦將使用創(chuàng)新設(shè)計規(guī)格和先進的光罩技術(shù)，將193nm干式微影技術(shù)（dry lithography）的應(yīng)用擴展至45nm處理器，以善用其成本優(yōu)勢和高可制性。 

Penryn系列處理器帶來更佳能源效益
    Penryn系列處理器衍生自Intel Core Microarchitecture，并在其優(yōu)勢上加以發(fā)展。它們標志著英特爾己邁進高速發(fā)展的新時代，能夠每年推出新的制程技術(shù)及微架構(gòu)。英特爾以領(lǐng)先的45nm制程技術(shù)、微架構(gòu)設(shè)計及大量生產(chǎn)能力，研發(fā)出第一個45nm Penryn處理器。 
    英特爾正在開發(fā)15款以上的45nm產(chǎn)品，范圍涵蓋桌面計算機、手提電腦、工作站及企業(yè)市場。45nm制程的Penryn處理器系列，其雙核心處理器內(nèi)置超過4億個晶體管，四核心處理器更有超過8億個晶體管，具備嶄新的微架構(gòu)功能，可提升效能及電源管理功能、帶來更高的核心運算速度、以及提供高達12MB的高速緩存。Penryn系列處理器的設(shè)計亦包括約50種新的Intel SSE4指令，擴充執(zhí)行多媒體及高效能運算應(yīng)用時的能力和性能。
    有關(guān)英特爾公司的其它詳情，請瀏覽：www.intel.com/pressroom。    （完）