Более подробные характеристики 45 нм производственной технологии Intel

Диоксид кремния уже более 40 лет используется для изготовления диэлектриков затвора транзистора благодаря легкости его применения в массовом производстве и возможности постоянного повышения производительности транзисторов за счет уменьшения толщины слоя диэлектрика. Специалистам Intel удалось уменьшить толщину слоя диэлектрика до 1,2 нм (что равнозначно всего пяти атомарным слоям) – такой показатель был достигнут на используемой в настоящее время 65-нанометровой технологии производства. Но дальнейшее уменьшение приводит к усилению тока утечки через диэлектрик, в результате чего растут потери тока и тепловыделение.

Рост тока утечки через затвор транзистора по мере уменьшения толщины слоя диэлектрика из диоксида кремния является одним из самых труднопреодолимых технических препятствий на пути следования закону Мура. Для решения этой принципиальной проблемы корпорация Intel заменила диоксид кремния в диэлектрике затвора на тонкий слой из материала high-k на основе гафния. Это позволило уменьшить ток утечки более чем в 10 раз по сравнению с диоксидом кремния, который используется в микроэлектронике уже более четырех десятилетий.

Материал high-k диэлектрика затвора не совместим с традиционными кремниевыми электродами затвора, поэтому в качестве второй составляющей для новых транзисторов, создаваемых на основе 45-нанометрового техпроцесса, стала разработка электродов с применением новых металлических материалов. Названия конкретных металлов, которые использует Intel, не сообщается, однако известно, что для изготовления электродов затвора транзистора применяется комбинация различных металлических материалов.

Сочетание диэлектрика затвора на основе материала high-k и металлических электродов, используемых для 45-нанометровой производственной технологии Intel, обеспечивает увеличение управляющего тока более чем на 20% и соответствующее повышение производительности транзисторов. В то же время более чем в 5 раз сокращается утечка тока от истока к стоку, т. е. снижается энергопотребление транзистора.

45-нанометровая производственная технология Intel также позволяет практически в два раза повысить плотность размещения транзисторов на кристалле по сравнению с технологией предыдущего поколения. В результате на одном кристалле можно будет разместить больше транзисторов или уменьшить размеры процессоров. Так как новые транзисторы меньше своих предшественников, то для их включения и выключения необходимо меньше электроэнергии, что позволяет снизить активное напряжение переключения приблизительно на 30%. Для внутренних соединений в 45-нанометровой производственной технологии Intel будут использоваться медные проводники в сочетании с диэлектриками low-k, что обеспечит дополнительное повышение производительности и снижение энергопотребления. Планируется также использование новых топологических проектных норм и передовых методов создания масок, которые позволят применять текущую 193-нанометровую технологию сухой литографии для производства 45-нанометровых процессоров, т. к. этот процесс является наиболее экономичным и широко используемым для массового производства.

В настоящее время в стадии разработки находятся более 15 моделей процессоров на основе 45-нанометровой технологии, которые предназначены для сегментов настольных ПК, мобильных систем, рабочих станций и корпоративных серверов. В двухъядерных процессорах 45-нанометрового семейства Penryn будет содержаться более 400 миллионов транзисторов, а в четырехъядерных – более 800 миллионов. Новые улучшенные характеристики на уровне микроархитектуры обеспечат повышенную производительность и расширенные функции управления энергопотреблением, при этом увеличится также внутренняя тактовая частота процессорных ядер, а объем кэш-памяти сможет составлять до 12 МБ. В семействе процессоров с кодовым названием Penryn будет реализовано около 50 новых инструкций Intel SSE4, которые позволят расширить возможности, а также повысить производительность при работе с мультимедийными приложениями и выполнении задач с высокой интенсивностью вычислений.

Как и было запланировано ранее, корпорация Intel намерена начать массовый выпуск продукции на основе 45-нанометровой производственной технологии во второй половине текущего года.

Источник:
Intel