英特爾50週年 | 45納米技術的關鍵突破
2005年,摩爾定律遇到了瓶頸期。根據摩爾定律,若想讓晶片的電晶體容量繼續翻倍,就要把下一代微晶片的電晶體尺寸縮小到45納米(10億分之45米)——比當時最先進的65納米晶片還要小約30%。上世紀六十年代末以來,整個行業都在採用二氧化矽電介質作為標準材料,但小而密集的電晶體會超出這種標準材料的固有物理極限。
為了克服這一難題,英特爾耗時兩年研發出了替代性材料,英特爾的創始人之一摩爾稱其為“自六十年代末發明多晶矽柵金氧半導體(MOS)電晶體以來,電晶體技術的最大變革”。英特爾利用化學元素鉿,打造出了一種被稱為“高k”的新型電介質,並匹配了一種新型合金作為電晶體閘極。對於這種新材料的重要意義,《紐約時報》概述如下:“英特爾……徹底重塑了資訊時代的基礎構件。”
2007年1月,時任英特爾執行長的Paul Otellini向大家展示一片300mm的晶圓,並推出了45納米處理器
2007年1月,公司宣佈取得了這項技術突破(採用該技術的商用晶片在同年11月上市)。 首批採用此項新技術的45納米原型產品在俄勒岡州的Fab D1D工廠得以開發,在功率損耗幾乎可以忽略不計的情況下,其電晶體數量較之前一代翻了一倍,電晶體效能提升了20%。此外,新的合金完全無鉛,到2008年還實現了不含鹵素的目標。
郵票與45納米晶圓的尺寸對比
與這一技術突破同樣重要的是,公司也致力於建設採用這項新型工藝的製造設施。在英特爾65納米微處理器發貨前的數月,且於2005年7月公司宣佈首款45納米原型研製成功的18個月前,英特爾公佈了投資35億美元建設一座高產量45納米fab工廠的計劃——位於亞利桑那州錢德勒的Fab 32。2005年12月,英特爾宣佈投資35億美元在以色列Kiryat Gat新建一座工廠。2007年3月,英特爾宣佈投資15億美元對位於新墨西哥州Rio Rancho的Fab 11X工廠進行改造,待45納米技術投入使用後,還更換了工廠裝置,用於生產45納米晶圓。
2007年10月,一名工人在亞利桑那州錢德勒的Fab 32晶圓工廠