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是跟风还是真的强 45nm到底有何优势

更新时间:2009-06-09 11:03 作者:刘搏点击:

  在2007年时,Intel正式发布了四核心Core 2 Extreme QX9650处理器,由此引领行业抢先进入了45nm的全新世界。对于用户们来说,45nm在这个时候还是一个陌生冷僻的词汇。不过随着时间的推移,45nm工艺制程这个概念逐渐深入人心,愈来愈多的用户在选择处理器产品的时候也都会不由自主的询问一下:“这款产品是45nm的么?”,由此可见用户们的关注程度。

  然而,IT行业的专业词汇的确并不是人人都能够非常了解,特别是对于工艺制程这类技术到底有何过人之处更是一头雾水。这么多的玩家消费者在选择时都优先考虑45nm工艺到底是因其真的值得选择还是处于跟风选择呢?接下来便让我们一揭分晓。

●  工艺制程为何不断提升?

  实际上,说起工艺制程那就不得不提Intel的Tick-tock战略。所谓Tick-Tock战略即为Intel工艺制程与核心架构的转换过程,每隔一年Intel便会完成一次制程上的转换。正是Intel多年来一直坚持不懈的战略支持,才得以保证其一直在行业内保持领先地位。

  那么为何IT行业要不断的更新制程呢?其实这不得不提到晶圆的切割。大家都知道,目前几乎所有高端电子产品都是有晶体管构成,因此更先进的制程能够为CPU在更小的面积带来更多的晶体管数量。

是跟风还是真的强45nm到底有何优势
各种不同尺寸的晶圆

  而且,无论CPU、GPU还是内存,它们其实都是采用晶圆切割生产芯片,在CPU市场上,Intel一直领先AMD也得归因于先进的制程技术,先进的制程技术为Intel的处理器带来了更小的功耗和发热量,从而使得产品有更大的性能提升空间。更值得一提的就是,更先进的制程技术能够在晶圆切割过程中,在相同面积大小的晶圆块上切割出更多的核心,从而提高生产的良品率及降低生产成本。可以看出,工艺制程的提升为厂家自身带来了很大的好处。那么对于消费者而言,进一步提升的工艺制程又有着怎样的好处呢?

● 先进工艺制程带来什么好处?

  实际上回首往昔,无论是从90nm到65nm,还是从65nm又到45nm,每一次制程的转换都为玩家们带来了更多的体验感受,功耗的进一步降低、性能的进一步提升、频率和超频性能的进一步增强都在诉说着科技时代快速发展的不变定理。 不过Intel的45nm制程为何会受到如此多的关注?它具体的好处及先进性又表现在哪呢?

1. Intel —— 突破式的45nm (关键字:High-k + Metal Gate介质引入)

  在过往四十余年的时间中,业内均普遍采用二氧化硅做为制造晶体管栅介质的材料。而在65纳米制程工艺下,Intel公司已经将晶体管二氧化硅栅介质的厚度压缩至1.2纳米,基本上达到了这种传统材料的极限。此时不但使得晶体管在效能增益以及制程提升等方面遭遇瓶颈,过薄的晶体管二氧化硅栅介质亦使得其阻隔上层栅极电流泄漏的能力逐渐降低,漏电率大幅攀升。Intel的45nm采用了突破式的新材料,为晶体管发展四十年来之最大进步。

是跟风还是真的强45nm到底有何优势(2)
45纳米新型High-k + Metal Gate介质与传统材料之比较

  为了使上述情况得到解决,Intel公司于45纳米Penryn家族处理器中首度引入High-k技术。此种以hafnium铬元素为基础物质的新型材料不但拥有良好的绝缘性,且比传统二氧化硅栅介质更为厚实,能够进一步控制晶体管的漏电率。当然,由于High-k晶体管栅介质与现有晶体管栅极并不兼容,因此Intel公司亦同时拿出新型晶体管栅极材料,使得晶体管内部源极到漏极之间的驱动电流增加20%以上,不仅能够有效提升晶体管效能,亦能够使得晶体管内部源极到漏极之间的漏电率降低5倍左右。

 是跟风还是真的强45nm到底有何优势(2)
Intel公司45纳米High-k + Metal Gate介质示意图

2 .性能提升功耗进一步降低

  High-k栅介质与Metal Gate栅极的引入能够使得晶体管漏电率较之传统材料降低10倍以上,与65nm制程工艺相比能够在相同耗能下提升20%的时钟频率亦或是在相同时钟频率下拥有更低的耗能。45纳米晶片每秒钟能够进行约三千亿次的开关动作,在以铜与low-k材料搭配组成的内部连接线的作用下,晶片开关速度能够提升20%且耗电量降低30%。这对于愈加追求功耗比的用户们来说无疑是非常具有吸引力的。

3. 更加环保的制程

  值得一提的是,在于用于连接硅晶片与基板的内部连接点第一层内5%左右的焊锡中,Intel公司以锡、银、铜的合金取代现有铅、锡为主的焊锡,并宣布于45纳米High-k + Metal Gate产品中全面采用100%无铅工艺制造,对于拥有复杂硅晶片连接结构的处理器技术而言,替换其连接材料绝非易事,Intel公司为此耗费了大量的精力,但其意义无疑是相当深远的。

写在最后:

  可以看出,Intel的45nm工艺制程无疑是行业内一项具有里程碑意义的突破式技术,它不仅再次证明了Intel在半导体业内的领先地位,同时也凭借此带给了用户们更具优势的选择方案。随着目前45nm技术的进一步深入人心,其已经成为了目前主流的选择方案,它的优势也将会在玩家的使用过程中进一步的得到更好的体现。

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