图3 在处理器芯片的制造工艺上,Intel始终走在业内前列
图4 摩尔定律仍然有效
32nm提上议事日程
半导体工艺无止境
晶体管更多、同时更为节能——在处理器领域中,这就是65nm工艺取代90nm工艺、45nm工艺取代65nm工艺的最本质意义。对厂家来说,这是追求性能/能耗比的体现,而对于消费者来说,这意味着我们可以拥有更为轻便、更为高效、更为环保的硬件产品,如轻薄笔记本电脑(图5)。
当然,制造工艺的进步体现的意义不只是限于处理器领域。例如,Intel就于2005年年末发布了针对手机芯片的65nm工艺。此外,在内存领域,先进的制造工艺也在发挥着它卓越的功效——1月份,Elpida Memory宣布首次推出采用80nm工艺制造的DDR2 533/667/800芯片(图6)。而2月中旬,三星发布了其最新的GDDR4芯片。新芯片同样使用80nm制造工艺,可以运行在3.20GHz的超高频率上,是目前最快GDDR3的速度的两倍,刷新了三星于2005年10月份创造的2.50GHz的GDDR4记录。与此同时,三星也已经掌握了采用70nm制造工艺DDR2内存芯片的技术。据悉,70nm工艺可以帮助内存制造商在相同面积的晶圆上切割出比使用90nm工艺时2倍的芯片数量,从而降低生产成本。根据计划,三星将于2006年下半年开始采用70nm工艺生产512M、1G和2G的存储产品。
而更为甚者的是,半导体32nm工艺的研制也已经提上了议事日程。
1月中旬,IBM、Sony和东芝达成了一个新的五年合作协议,新协议的有效期将截止到2010年的12月。根据协议规定,三家公司将联合展开32nm半导体工艺的技术攻关,并试图将相关技术成果应用到电视机、音响设备、高性能游戏机等个人消费终端以及医学领域中。而在这之前,三家公司已经投入了4亿美元进行第一阶段的合作,其中的重要成果就是Cell处理器芯片,但那涉及的半导体工艺只是90nm和65nm。而之前有报道称,东芝已经利用32nm研制出了晶体管产品。此外,Intel也已经发布了它的32nm研制计划,其最终目标是在2009年在处理器的生产中使用这种工艺。
图5 先进的处理器制造工艺意味着最终产品的轻便、节能
图6 Elpida采用80nm制造工艺的DDR2芯片
写在最后
关于半导体的工艺水平,一直以来有一个疑问在困惑着人们,即芯片的更小型化是否会达到物理极限?某种程度上,人们对于摩尔定律提出质疑,也正是出自于这个顾虑。当然,这个问题的最终答案是不言而喻的——半导体的物理体积一定会有被定格的那一天,但是事实表明,随着技术的不断发展,物理芯片的体积极限本身会不断被打破。
“它(芯片体积的减小)会以我们‘不曾习惯’的方式发展下去”,在谈到45nm芯片的即将问世时,Mark Bohr这样说道。而目前,有一种观点认为,硅材料半导体的工艺水平将最终停留在16nm。然而事实上,与其探究什么样的尺寸将难以被逾越,不如去研究怎样不断打破尺寸极限的方法。实际上,根据大量文献资料的相关报道,制造45nm处理器的几个关键技术已经顺利过渡,而现在只是对32nm工艺的一些技术细节的实现存在分歧。因此,起码在未来的5年里,处理器制造工艺的进步仍将不可阻挡!(n101)
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