◇向32纳米说再见:22nm时代到来
Intel利用高k门电介质和DST技术,使英特尔生产Terahertz晶体管成为可能,可以生产出大小为32纳米(晶体管门宽为15纳米),工作电压为0.75V电压和频率为1THz(1000GHz)的晶体管。2011年Intel推出的二代智能、核芯显卡系列32纳米酷睿处理器,就是采用了高k门电介质和DST技术。2012年英特尔将CPU工艺制程升级为22纳米(新酷睿处理器、新至强级服务器、新奔腾/赛扬处理器)。
DST技术补充:
耗尽型衬底晶体管(depleted substrate transistor,DST)的技术,实际上就是SOI技术的变形。Intel一直对SOI技术抱着怀疑的态度,如果没有什么重要的理由他们是不会使用这项技术的。Intel认为使用完全耗尽的通道没有任何好处,这个通道会变得非常的小,大约10纳米左右,这是很难制造的,同时也因为发射端和接受端的距离减小急剧提高了外接晶体管的阻抗。
因此DST技术就被推出了,相比SOI技术其做了一些改动来消除它的主要缺点,通道非常的短,同时也做了完全贫化处理。在一定的控制下驱动电流可以立即在门(晶体管门)通过,并不会电离在绝缘层下通道的任何部分。另外,这样也可以表现出虚拟通道增长的效果,从而体现出浮点晶体管的特性。
22纳米工艺制程对比32纳米工艺制程拥有更精密的制作程序(包括后面谈到的3D晶体管),IVB架构处理器采用22纳米工艺制程设计,相比SNB架构处理器从工艺上由32纳米升级为22纳米。下面是新老两代工艺制程面积对比图,从图中我们可以简单看到新工艺制程相对32纳米工艺制程更节约空间。
大小面积不同 22纳米远小于32纳米
22纳米晶体管拥有更小的单位面积,这提升了单位面积下晶体管的数量。英特尔采用32纳米采用第二代高K栅极工艺设计的Sandy Bridge,相比第一代45纳米来说缩小近 25% 的空间。今天笔者通过计算可以看到22纳米相对32纳米工艺缩小 45% 的空间。
其实即使是最为浅显地单纯从面积来看22纳米和32纳米之间的对比,我们也同样能发现22纳米的优势——在同样的芯片面积中22纳米工艺设计的电路会比32纳米更加复杂,而同样的,如果两者之间采用同样的电路设计,那么22纳米工艺无疑会比32纳米的体积更小,同时由于工艺的原因,22纳米带来的电能消耗也会更低——因为22纳米的漏电现象会比32纳米改良很多。
22纳米给我们带来的除了更细微的工艺制程以及更紧密的排布之外,其真正可以让IVB处理器拥有更高的效能(同样体积的芯片下)和更低的功耗(同样架构的芯片下),强劲的芯一直是Intel追求的唯一目标。
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