45纳米硅晶片制程——摩尔定律仍在延续

45纳米硅晶片制程——摩尔定律仍在延续

　　 严格意义上而言，2007年可以称得上是晶体管的“六十大寿”。1947年12月16日，Bell Labs贝尔试验室的William Shockley威廉姆·萧克利、John Bardeen约翰·巴丁以及Walter Brattain沃尔特·布拉顿等三位科学家成功研制出世界上第一枚晶体管，并以此荣获1956年的诺贝尔物理学奖。1950年，William Shockley威廉姆·萧克利又成功研制出世界上第一枚双极性接面晶体管，这亦是现时通用晶体管的雏形。十一年之后的1961年4月25日，身为日后Intel英特尔公司创始人之一的Robert Noyce罗伯特·诺伊斯拿下了首个集成电路的专利权，使得晶体管向着微型化、广泛化应用发展。

　　1965年，另一位日后Intel英特尔公司的创始人Gordon Moore戈登·摩尔应Electronics Magazine电子杂志之邀撰写了一篇题为“让集成电路填满更多元件”（Cramming more components onto integrated circuits）的文章，对未来半导体元件工业的发展趋势做出了预测。Gordon Moore高登·摩尔在文章中指出：单块硅晶片上所集成的晶体管数目大约每年（注：1975 年，Gordon Moore高登·摩尔将这一周期修正为每两年 ）增长一倍，而这一预言亦是日后所广为人知的“摩尔定律”。

　　1968年7月，Robert Noyce罗伯特·诺伊斯和Gordon Moore高登·摩尔最后一批离开Fairchild Semiconductor仙童半导体公司，在风险资本家Arthur Rock阿瑟·洛克的帮助下，创立了NM Electronics NM电子公司，并在不久之后以15000美元购得Intel英特尔商号，公司亦随之更名，全称为Integrated Electronics集成电子设备公司。Intel英特尔公司成立之后一直在晶体管技术方面处于领先地位，次年便成功研制出PMOS硅栅晶体管技术，除使用传统二氧化硅栅介质之外，亦引入新的多晶硅栅介质。Intel英特尔公司于1971年推出的首款微处理器4004便是以10微米PMOS硅栅晶体管技术制成，1/8 x 1/16英吋的单位面积内能够容纳2000个左右的晶体管数量。

Intel公司45纳米硅晶片效果图

　　 现时IC制程工艺通常以纳米做为度量单位，其实际上是指集成电路中晶体管之间的连接线宽。连接线宽越短，单位面积的晶片上所能够容纳晶体管数量也就越多，其效能及功能亦将随之增强。45纳米Penryn家族处理器中的双核心版本将内建4.1亿个晶体管，而四核心版本则更是创下了内建8.2亿个晶体管的历史新高。当然，越来越难控制的晶体管发热量以及电流泄漏是始终不容忽视的，因此Intel公司亦于45纳米Penryn家族处理器中对晶体管材料做出有益尝试，并取得显著成效，而193纳米干式平版印刷技术的延伸应用亦使其成本优势及易制造性得以充分发挥。