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2008-04-15 09:10 出处:PConline原创 作者:流浪 责任编辑:hansong

 

前言:处理器工艺制程的重要性

  随着处理器的功耗的性能越来越受到业界的关注,作为处理器领域里面的两大巨头也在不遗余力的发展工艺制程。在制造工艺方面Intel无疑是领先的,Intel已经计划在2008年全面过渡到45nm,而AMD也预计在2008年中期发布其45nm制造工艺产品。从AMD和Intel这两家处理器巨头在工艺上面的发展我们也不难看出,制造工艺对于产品有着非常重要的意义。处理器从起初的500nm制造工艺发展到现在45nm制造工艺其中有着多少的变化?下面我们就来一同看下处理器的制造工艺是如何过渡到45nm的……

45nm晶圆

  早期的微处理器都是使用0.5微米工艺制造出来的,随着CPU频率的增加,原有的工艺已无法满足产品的要求,这样便出现了0.35微米以及0.25微米工艺,不久以后,0.18微米、0.13微米、90纳米以及65纳米制造的处理器产品也相继面世。另外一方面,早期芯片内部都是使用铝作为导体,但是由于芯片速度的提高,芯片面积的缩小,铝线已经接近其物理性能极限,所以芯片制造厂商必须找出更好的能够代替铝导线的新的技术,这便是我们常说的铜导技术。铜导线与铝导线相比,有很大的优势,具体表现在其导电性要优于铝,而且电阻小,所以发热量也要小于现在所使用的铝,从而可以有效地提高芯片的稳定性。

何谓45纳米制作工艺

  我们通常所说的CPU纳米制作工艺并非是加工生产线,实际上指的是一种工艺尺寸,代表在一块硅晶圆片上集成所数以万计的晶体管之间的连线宽度。按技术述语来说,也就是指芯片上最基本功能单元门电路和门电路间连线的宽度。以90纳米制造工艺为例,此时门电路间的连线宽度为90纳米。我们知道,1微米相当于1/60头发丝大小,经过计算我们可以算出,0.045微米(45纳米)相当于1/1333头发丝大小。可别小看这1/1333头发丝大小,这微小的连线宽度决定了CPU的实际性能,CPU生产厂商为此不遗余力地减小晶体管间的连线宽度,以提高在单位面积上所集成的晶体管数量。采用45nm制造工艺之后,与65纳米工艺相比,绝对不是简单地令连线宽度减少了20纳米,而是芯片制造工艺上的一个质的飞跃。

Intel 45nm
Intel展示45纳米工艺的晶圆

  如今最新的45nm制造工艺可以在不增加芯片体积的前提下,在相同体积内集成多将近一倍的晶体管,使芯片的功能得到扩展。毫无疑问,信位宽度越小,晶体管的极限工作能力就越大,这也意味着更加出色的性能。对于Core架构的Intel处理器而言,更高的主频有着很大的意义,而且新的制作工艺令集成更多缓存变得轻而易举。下表是历代微处理器与制作工艺发展之间的关系:

微处理器制作工艺工作主频中位数二级缓存
404860.5微米50MHz
Pentium0.35微米133MHz无(主板外置)
PentiumII0.25微米333MHz512KB(芯片外置)
PentiumIII0.18微米750MHz256KB
Pentium4(Northwood)0.13微米2.6GHz512KB
Pentium4(Prescott)90纳米3.0GHz2MB
Core 265纳米3.0GHz2~4MB
45纳米45纳米4.0GHz2~8MB
 

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