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40年大突破 英特尔45nm晶体管技术解析

  2007年11月,英特尔将会发布一系列新处理器产品,其中将会包括用于双路服务器的Xeon系列处理器和用于高端PC的处理器,它们均采用了目前非常先进的采用了45nm制程技术,戈登•摩尔先生给予了这项技术极高的评价:“采用高-k栅介质和金属栅极材料,是自上世纪60年代晚期推出多晶硅栅极金属氧化物半导体(MOS)晶体管以来,晶体管技术领域里最重大的突破!”我们将通过一系列的文章帮助读者提前了解这一技术和相关的产品。

  晶体管技术领域不可忽视的5大事件

  【IT168评测中心】2007年1月29日,英特尔中国有限公司在北京宣布英特尔将采用专有的新型高-k介质材料作为晶体管栅介质,同时采用新型金属材料组合作为晶体管栅电极,从而使得45nm晶体管产品在不久的将来成为现实。

  英特尔公司联合创始人戈登•摩尔(Gordon Moore)给予了这项新晶体管技术给予了极高了评价:“采用高-k栅介质和金属栅极材料,是自上世纪60年代晚期推出多晶硅栅极金属氧化物半导体(MOS)晶体管以来,晶体管技术领域里最重大的突破……”

  由于晶体管产品的普及,我们这些现代用户几乎已经对其视而不见了,这意味着它已经成为了我们生活、工作中息息相关、密不可分的有机组成部分。要了解45nm晶体管技术为什么会具有这么重要的意义?我们有必要回顾一下晶体管技术发展的历史。

  第一只晶体管诞生

  半导体的研究可以追溯到19世纪,众多优秀的科学家的智慧结晶促成了1947年12月3日,贝尔实验室的威廉姆·肖克莱(William Shockley)、沃特·巴丁(Walter BraTtain)、约翰·布拉顿(John Bardeen)发明了点触型晶体管。当蒂尔(G.K.Teal)和利特尔(J.B.Little)研究成功生长大单晶锗的工艺后,肖克莱于1950年4月制成第一个结型晶体管——这种晶体管实际应用比点接触型晶体管广泛得多,从此开辟了电子技术的新纪元。

上图所示,据说是第一只晶体管的实验模型,能被握在手中

  助听器和收音机,最早的晶体管商业化产品

  从结型晶体管诞生到第一个晶体管商用产品的推出只有3年的时间。谁都想不到,应用当时非常先进的半导体科技的是一款助听器。很遗憾的是,我们没有能够找到这款助听器的图片。不过,我们找到了于1954年10月18日第一台投入市场晶体管收音机Regency TR1的图片,这个产品采用了4只晶体管。一项先进的技术加上快速的商业化,预示着其光明的前途。

第一个晶体管收音机

  集成电路的出现

  1958年,仙童公司Robert Noyce(罗伯特.诺依斯)与德仪公司Jack Kilby(杰克.基尔比)间隔数月分别发明了集成电路,开创了世界微电子学的历史。 1961年4月25日,第一个晶体管电路专利被授予了前者:Robert Noyce。

第一个集成电路
第一个集成电路

  也许关于这个结果历史上还存有争议,但不管是谁发明了集成电路,都说明了晶体管工业正在向着正确的发展方向前进:体积更小、集成度更高的集成电路。

  摩尔定律的诞生

  1965年,戈登•摩尔(Gordon Moore)在Electronics MAGazine中发表了一篇文章,该文章对于摩尔定律进行了阐述,该定律的主要内容是一个芯片上的晶体管数量大约每年翻一倍(10年后修正为每两年)。

  之后的40年中,晶体管技术的确保持着这一种不可思议的速度发展。

  英特尔处理器成为IBM个人电脑中枢

  1971年,英特尔发布了其第一个微处理器4004,它采用了10微米PMOS技术生产,包含2000多个晶体管。但是,我们认为1978年,英特尔标志性的把Intel 8088微处理器销售给IBM个人电脑事业部,成为了IBM PC的中枢大脑,这个事件才是真正值得我们记住的。正是8088的成功让英特尔进入了财富500强,并且借助于“技术-财富-技术”的良性循环保持着高速的发展。

Intel 8088处理器

  此后,英特尔一发不可收。Pentium处理器标志着一个全新的多媒体时代的到来,至今这个品牌还沿用在英特尔的高性价比的产品线中。Netburst微架构活跃在英特尔产品线中7、8年,迅驰平台更让英特尔在移动领域取得了绝对的领先优势。

  今年的11月中旬,英特尔将会发布业界第一个应用45nm技术的处理器系列产品。

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