周报全文
2007-11-26 14:48    文章来源：网界网

[周报全文]拯救“摩尔定律”

作者：网界网 潘永花 宋家雨

 

英特尔基于45nm的处理器得到了OEM合作伙伴的热烈响应

英特尔基于45nm的处理器得到了OEM合作伙伴的热烈响应

【CNW.com.cn 专稿】有关英特尔发布的45nm制程工艺技术的16款处理器，想必大家已经通过各种渠道有所了解，对于高-K、铪、金属栅极等名词也是耳熟能详。在“751”工厂“798”艺术区所举行的发布会，也是盛况空前。但对于我们来说，最为吸引我们的还是45nm拯救“摩尔定律”的故事，这也是45nm所以广受重视的关键，也是为什么摩尔称45nm为晶体管40年发展史上最大技术进步的原因。

遭遇物理极限

2005年，著名的摩尔定律的提出者戈登·摩尔在接受美国国家公众广播电台采访时就表示，摩尔定律将在15年内失效。他表示：“芯片中晶体管数量的指数级增长肯定会到达一个极限，由于原子的自然属性，半导体设备的体积以及运算速度有一个基本原理上的极限，我们离它已经不远了。”

实际上，大师所说的这个极限，在65nm工艺中就已经遇到了。实际的情况是，原有的工艺已经将晶体管的组成部分做到了几个分子和原子的厚度。我们知道，晶体管是由源极(Source)、漏极(Drain)和栅极(Gate)组成（参见右侧示意图），源极和漏极之间叫做沟道(Channel)，而沟道的“通”与“断”两个状态表示二进制的“0”和“1”。

沟道的状态是由栅极来控制的，当没有对栅极施加电压时，沟道不会产生电流，晶体管处于“0”状态；相反，对栅极施加电压，就处于“1”状态。这种状态是由主频控制的，如果主频是1GHz，也就是说，晶体管可以在1秒钟内开启10亿次。

无论是“0”状态，还是“1状态”都有一个前提，就是施加在栅极上的电流是不够“漏入”沟道的，否则就难以区分晶体管源极和漏极之间的电流是导通的结果，还是“漏”的结果。虽然绝对的不“漏电”是不存在的，前提是不能够影响“0”和“1”的状态，总之，“漏”电流不是我们希望看到的结果，在工艺上要尽力避免。

说了这么多，关键就在于构成栅极的多晶硅（称为多晶硅栅极）与源极/漏极所在的硅底层之间要加上一层防止产生漏电流的物质（称为栅极氧化物），以前的工艺采用二氧化硅(SiO2)充当栅极氧化物。在65nm的工艺中，二氧化硅层的厚度已经薄到只有5个氧原子了，基本接近了物理的极限。换句话说，如果没有新的突破，摩尔定律就要寿终正寝了。另据未经证实的消息透露，从65nm向45nm过渡，就工艺上而言，二氧化硅还可以勉强支撑，但是45nm之后，无论如何是难以为继了。

此次45nm处理器发布，最大的突破就是采用金属铪替代二氧化硅，成为新的栅极氧化物。同时为了解决金属铪与原有的多晶硅栅极不兼容的问题，用新的金属物质替代多晶硅，制作新的栅极。其中，P型晶体管和N型晶体管分别采用了不同的金属物质，具体是什么金属，目前英特尔没有对外公布，处于商业保密之中。

两种晶体管对比

“tick-tock”模式

英特尔处理器的发展遵循“tick-tock”模式，其中“tick”代表着全新的芯片制程工艺以及增强的微体系结构，而“tock”则代表着新的微体系结构。“tick”和“tock”交替发展，去年是“tock”年，英特尔发布了新的酷睿微体系架构，而今年就是“tick”年，英特尔发布了新的45nm制程工艺，明年又将是“tock”年，届时英特尔将发布新的Nehlem微体系架构。

无论是“tick”还是“tock”，都会提升处理器的性能，二者之间并不冲突，相辅相成。因此，有外界评论将此次45nm处理器的发布称作是Nehlem处理器的过渡技术，实则是一种误解。如果说，45nm处理器象征性大于实际意义，我们想更多的不是在否认45nm的技术突破，而更多的是对英特尔的量产能力表示怀疑，对于45nm处理器会以什么样的速度发展存有疑虑。

在11月16日举行的发布会上，英特尔高级副总裁兼数字企业事业部帕特·基辛格表示，英特尔会用大约半年左右的时间，逐步过渡到45nm处理器。据记者了解，今年初，英特尔已经把位于俄勒冈州的D1D芯片制造工厂转入到45nm生产线，此次发布的15款45nm处理器应该就来自该工厂。因此，对于英特尔而言，并不存在拿“象征性的实验室技术”作宣传的问题，因为此次发布的15款产品已经批量投产。但是45nm确实具有象征性的意义，因为制程工艺上的技术突破，摩尔定律将得以延续10年，在下一个“tick”年，我们将会看到32nm的技术，此后是22nm、19nm……总之可以继续延续5代。

合作创新

英特尔基于45nm的处理器得到了OEM合作伙伴的热烈响应，IBM、HP、Sun、Dell、联想、方正、浪潮等PC和服务器厂商等悉数到齐。与此同时，VMware、Novell、Red Hat、Turbolinux、Arcsoft、东软、红旗Linux等软件厂商也对45nm充满了热情。

在发布会现场，记者采访了浪潮集团高级副总裁王恩东。他表示，“高效能”是浪潮服务器长期的产品策略，浪潮基于45nm处理器的服务器产品研发、优化、测试工作已经宣告完成，有关产品已经全面上市。根据他们最新的测试结果，基于45nm X5460处理器的浪潮NF280D服务器，在vConsolidation的虚拟化测试中，较之65nm的X5365处理器平台，其效能提升超过20%。

在国际厂商方面，惠普中国区副总裁兼企业计算与专业服务集团商用产品大客户部总经理杨诺础表示，英特尔的创新理念与惠普不谋而合，面对用户各种不同的应用需求，惠普愿与英特尔一起不断提升服务水平，英特尔的45nm制程技术正是这样的利器。“从65nm到45nm，看似是数字的递变，实际更是将行业前进的步伐继续有力地迈出去。” 杨诺础说。

据记者了解，IBM、Sun、Dell、SGI、联想、方正等服务器厂商均对45nm表示支持，并采取了相应的市场策略。

责任编辑：程永来

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