自1947年晶体管发明迄今,科技进步的速度惊人,催生了功能更为先进强大,又能兼顾成本效益和耗电量的产品。虽然科技进展迅速,但晶体管产生的废热和漏电仍是缩小设计及延续摩尔定律 (Moore's Law) 的最大障碍。因此业界必须以新材料取代过去40年来制作晶体管的材料也不足为奇。
有鉴于此,英特尔公司针对新45纳米 (45-nanometer manufacturing process)晶体管开发出突破性材料组合,以便生产漏电极低且性能极高的晶体管。通过首颗采用45纳米制程的处理器-属于为新世代Intel Core 2和Xeon处理器系列所发展的『Penryn』系列的原型样品,英特尔成功解决了妨碍摩尔定律进步的障碍。这将催生出低耗电、低成本、高性能的运算产品,从笔记型电脑、行动装置到台式个人电脑和服务器等一应俱全。
在庆祝晶体管诞生60周年之际,让我们一同回顾晶体管的历史和重要里程碑,以及英特尔的45纳米创新,将如何引领新半导体技术和摩尔定律如何迈入下一个十年。
●1947年12月16日:贝尔实验室的William Shockley、John Bardeen和Walter Brattain成功制成第一个晶体管。
●1950年:William Shockley开发出双极性接面晶体管 (bipolar junction transistor),也就是现在俗称的晶体管。
●1953年:第一种采用晶体管的商业化装置上市-助听器。
●1954年10月18日:第一台晶体管收音机Regency TR1问世,采用四颗锗晶体管。
●1961年4月25日:英特尔公司创办人之一Robert Noyce (罗伯特 诺伊斯)获得首件集成电路专利。原始晶体管设计足以应付收音机和电话的需要,但新型电子设备需要更小的设计-也就是集成电路。
●1965年:摩尔定律诞生。英特尔公司创办人之一Gordon Moore (摩尔)为电子杂志撰文预测芯片上的晶体管数目未来将约每年倍增 (之后十年改为每两年倍增)。
●1968年7月:Robert Noyce和Gordon Moore从快捷半导体公司离职,创立英特尔 (Intel)公司,Intel是集成电子(integrated electronics) 的缩写。
●1969年:英特尔率先成功开发PMOS硅闸极晶体管技术。这些晶体管继续使用传统的二氧化硅 (SiO2) 闸极电介质 (gate dielectric),但引进新多晶硅 (polysilicon)闸极技术。
●1971年:英特尔推出第一个微处理器4004。1/8x1/16英吋大小的4004内含2,000余颗晶体管,以英特尔的10微米(micron) PMOS技术制成。
●1978年:16位的英特尔8088微处理器推出,内含29,000颗晶体管,执行速度为5MHz、8MHz和10MHz。8088于1981年成功销售给IBM的新个人电脑部门,这项关键性的交易使Intel 8088微处理器成为IBM新热门产品-IBM个人电脑(IBM PC)的头脑。8088的成功使英特尔成为Fortune 500大公司之一,英特尔并因此成为1970年代商业成功典范之一。
●1982年:286微处理器 (又称80286)问世。该颗16位的英特尔处理器可执行针对其前身编写的所有软件。286处理器使用134,000颗晶体管,执行速度包括6MHz、8MHz、10MHz和12.5MHz不同等级。
●1985年:386微处理器 (又称80386)问世,内含用275,000颗晶体管,数量超过原始4004所含晶体管的一百倍。这颗32位处理器有多任务能力,表示它能同时执行多个程序。
●1993年:Intel Pentium处理器推出,含有300万颗晶体管,采英特尔0.8微米制程。
●1999年2月:英特尔推出Pentium III处理器-1x1英吋平方的硅芯片内含超过950万颗晶体管,采用英特尔0.18微米制程。
●2002年1月:针对高性能台式个人电脑,英特尔推出最新版Intel Pentium 4处理器,时脉达每秒22亿次,采用英特尔0.13毫米制程,含5,500万颗晶体管。
●2002年8月13日:英特尔宣布数种90纳米制程技术突破,包括性能更高且耗电更低的晶体管、应变型硅晶 (strained silicon)、高速铜制内部连结线 (high-speed copper interconnects)与新型low-k电介质。这是业界首度采用应变型硅晶的制程。
●2003年3月12日:为笔记本型电脑设计的Intel Centrino(迅驰)行动运算技术平台诞生,内含英特尔最新的行动运算处理器Intel Pentium M处理器。该处理器以新行动运算微架构为基础,采用英特尔0.13微米制程,包括7,700万颗晶体管。
●2005年5月26日:英特尔推出首颗针对主流市场所设计的双核心处理器,Intel Pentium D处理器 -内含2亿3千万颗晶体管,采用英特尔90纳米制程。
●2006年7月18日:英特尔推出双核心Intel Itanium 2处理器,采用业界至今最精密的设计,内含超过17亿2千万颗晶体管。采用英特尔90纳米制程。
●2006年7月27日-全球最佳处理器Intel Core 2 Duo (酷睿2双核心)问世。该处理器内含超过2亿9千万颗晶体管,由全球最先进的实验室以英特尔65纳米制程生产。
●2006年9月26日-英特尔宣布开发超过15种采用45纳米制程的产品,涵盖台式电脑、笔记本型电脑和企业市场。这些产品属于衍生自Intel Core微架构的『Penryn』产品系列。
●2007年1月8日:将四核心个人电脑销售延伸至主流市场。英特尔推出针对台式电脑设计的65纳米Intel Core2 Quad (酷睿2四核心)处理器,以及两种四核心的服务器处理器;Intel Core 2 Quad处理器内含超过5亿8千万颗晶体管。
●2007年1月27日:英特尔宣布晶体管材料的最新突破-high-k和金属闸极 (High-k and Metal Gate)。下一代Intel Core 2双核心处理器、Intel Core 2四核心处理器和Xeon处理器等多核心处理器,将含数亿颗45纳米晶体管,晶体管的绝缘层和开关闸极将采用这些全新材料。此系列产品的开发代号为『Penryn』,最大缓存容量可达12 MB。英特尔已成功生产采用这些先进晶体管的45纳米微处理器原型。
 Penryn结构图
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