“芯”路历程 45nm时代还能维持多久？

纳米技术在芯片界中的发展速度相当可观，而对于目前企业级处理器发展领域中主要还是靠45nm独当一面，而随着45nm工艺的日趋成熟，各个芯片厂商却早已开始瞄向32nm工艺和22nm工艺。而按照工艺路线，接下来的处理器将指向32nm工艺。早在08年末的国际电子组件会议(IEDM)上，主要的会议切入点集中放在了32nm工艺之上，并且英特尔(Intel)公司在此次会议中，对32nm制程技术的细节进行阐述，并计划于2009年第四季投产，以推出更大能源效率、更高密度、效能更强的晶体管。

　　从最早的1965年英特尔公司推出的10微米处理器，之后经历了6微米、3微米、1微米、0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.13微米、0.09微米、0.065微米(65nm)，到如今的0.045微米(45nm)的制造工艺。

　　1974年，Intel微处理器8080问世，采用6微米工艺。

　　1978年，Intel推出微处理器8086，频率有4.77MHz、8MHz和10MHz。

　　1983年，Intel首次推出新型处理器286，频率为6MHz、8MHz、10MHz和12.5MHz。

　　1985年，

　　386处理器问世，频率为16～33MHz，具备初级多任务处理能力)等处理器。

　　1989年，Intel发布了486处理器。主频也从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz、66MHz，采用1微米工艺。

　　1993年，Intel奔腾(Pentium)处理器问世，采用800纳米，同时标志着CPU从微米时代跨入纳米时代。随后，英特尔推出采用0.25微米工艺的处理器主要有PentiumⅡ(Deschutes核心)、PentiumⅢ(Katmai、Confidential核心)及赛扬(Mendicino核心)等。

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　　2005年，推出了PentiumExtremeEdition955，标志着Intel进入一个新的阶段，65nm时代的来临。

　　2007年，Intel首款45nmPenryn处理器QX9650问世。

　　从65纳米到45纳米的转变是一个跨越的过程，通过全新的英特尔SIMD流指令扩展4(SSE4)，利用47条全新指令加快处理器处理速度，从而在高性能计算机和高端应用领域具备很好的表现。而至强7400处理器作为首款六核处理器，表现当然不会逊色。作为高端产品的至强7460处理器主频达到2.66GHz，二级缓存为9MB，三级缓存为16MB。而正是有了这些相对较高性能的处理器使得目前服务器市场上的产品能够更大限度地帮助企业建立高标准的数据中心，从而促进整个社会的经济发展。

    22nm工艺到底有多难?

　　在32nm工艺没有完全胜任的时候，不少重点芯片厂商已经开始瞄向22nm工艺技术，不管32nm工艺是否能完全胜任各种需求，但是确定的是22nm工艺技术的提出让不少企业看到了希望，它的出现必定取代45nm工艺技术，迎接新的技术发展。不过话又说回来，22nm工艺技术的提出也遵循了芯片技术发展规律，但是22nm工艺技术面临的挑战似乎不少，SemiconductorInsights分析师XuChang、VuHo、RameshKuchibhatla与DonScansen所列出的15大22纳米制程节点技术挑战：

　　1.成本与负担能力

　　IC生产所需的研发、制程技术、可制造性设计(DFM)等部分的成本不断提升，而最大的问题就是迈入22纳米节点之后，量产规模是否能达到经济平衡?

　　2.微缩(Scaling)

　　制程微缩已经接近极限，所以下一步是否该改变电路(channel)材料?迄今为止，大多数的研究都是电路以外的题材，也让这个问题变得纯粹。锗(germanium)是不少人看好的电路材料，具备能因应所需能隙(bandgap)的大量潜力。

　　3.微影技术

　　新一代的技术包括超紫外光(extremeultraviolet，EUV)与无光罩电子束微影(masklesselectron-beamlithography)等，都还无法量产。不过193纳米浸润式微影技术将在双图案(doublepatterning)微影的协助下，延伸至22纳米制程。

　　4.晶体管架构

　　平面组件(Planardevices)很可能延伸至22纳米节点;不过多闸极MOSFET例如英特尔(Intel)的三闸晶体管(tri-gatetransistor)，以及IBM的FinFET，则面临寄生电容、电阻等挑战。

　　5.块状硅(Bulksilicon)或绝缘上覆硅(SOI)

　　在22纳米制程用块状硅还是SOI好?目前还不清楚，也许两种都可以。

　　6.高介电常数/金属闸极

　　取代性的闸极整合方案，将因较狭窄的闸极长度而面临挑战;为缩减等效氧化层厚度