【2007年度技术卓越奖】2007年11月,英特尔正式发布了15款用于双路服务器的Xeon 5400/5200处理器和1款用于高端PC的QX9650四核处理器,这些处理器均采用了目前非常先进高K栅介质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!”

现代晶体管均采用氧化硅栅介质,为了获得更高的晶体管性能,其被加工得越来越薄。采用了英特尔65nm制程技术的晶体管的氧化硅栅介质的厚度只有1.2nm(相当于五个原子的厚度)。
伴随越来越薄的栅介质而来的是漏电量的逐步增加,结果是导致了耗电量的增加和不必要的发热,这一点已经被业界视为过去10年来摩尔定律面临的最大技术挑战之一。为解决这一棘手问题,英特尔公司在栅介质中采用厚度更大的铪基高K材料取代氧化硅,在明显降低栅电极漏电的同时提高了栅场效。
但是高K栅介质与多晶体硅栅电极结合时会产生的两种不良效应:阈值电压钉扎效应和声子散射。为此英特尔从上百种材料中筛选出了某种金属材料作为栅电极取代原来的多晶硅栅电极,从而使得铪基高K材料的栅介质得以应用。
英特尔高K栅介质45nm硅制程技术使得晶体管密度提升了两倍,比如Xeon 5400四核处理器的核心面积为107平方毫米,包含了8.2亿个晶体管,而上一代四核处理器核心面积为143平方毫米,包含了5.8亿个晶体管。
此外,高K栅介质45nm硅制程技术可降低30%的晶体管切换功率,使得源极-漏极漏电功率降低5倍以上,栅极氧化物漏电功率降低10倍以上。IT168评测中心对于Intel QX9650四核处理器的测试显示,其功耗比上一代四核处理器QX6850低40W左右,这几乎达到了目前双核处理器E6750的水平。
英特尔计划在明年高K栅介质45nm制程技术普及到桌面处理器和移动处理器上,并且下一代的Nehalem微架构处理器也会采用这一新技术。未来的两年内,主流的服务器、笔记本和台式机中都会有一颗“45nm”的芯。