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转贴~原帖BY 乘风逐云
很多用户都对不同的CPU的制作工艺非常熟悉,然而如果问他们什么是制作工艺,65纳米、45纳米代表的是什么,有什么不同,这些问题他们未必能够准确地解答,下面我们就一起来详细了解一下吧。 一、铜导互连的末代疯狂:45纳米制作工艺 几乎每一次制作工艺的改进都会给CPU发展带来巨大的源动力。以如今炙手可热的Pentium4为例,从最初的0.18微米到随后的65纳米,短短四年中我们看到了惊人的巨变。如今,45纳米制作工艺再一次突破了极限,这也被视为是铜导互连技术的最终畅想曲。 1.制作工艺的重要性 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微米以及90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。我们今天所要介绍的65纳米技术也是向着这一方向发展。
Intel在IDF 2007上骄傲地展示45nm工艺 光刻蚀是目前CPU制造过程当中工艺非常复杂的一个步骤,其过程就是使用一定波长的光在感光层中刻出相应的刻痕,由此改变该处材料的化学特性。这项技术对于所用光的波长要求极为严格,需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜,刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响。每一步刻蚀都是一个复杂而精细的过程,设计每一步过程的所需要的数据量都可以用10GB的单位来计量,而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过20步。制作工艺对于光刻蚀的影响十分巨大,这也就是CPU制造商疯狂追求制作工艺的最终原因。 2.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45纳米制造工艺之后,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。
如今最新的45纳米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:
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