Intel(英特爾)宣佈一項重大的基礎電晶體設計突破,以兩種全新材料製作 45 奈米(nm)電晶體絕緣層(insulating wall)和開關閘極(switching gate)。下一代 Intel Core 2 Duo、Intel Core 2 Quad和Xeon多核心處理器系列,將使用上億個這種超小型電晶體(或開關)。Intel亦表示,該公司正在試產及測試五款初期版本產品,也是15款45奈米處理器產品計畫中的第一批。

Intel延續摩爾定律至未來10年。
Intel延續摩爾定律至未來10年。

新型電晶體將讓Intel的個人電腦、筆記型電腦和伺服器處理器執行速度持續突破紀錄,並減少電晶體漏電(electrical leakage),漏電會阻礙晶片和個人電腦的設計、大小、耗電量、雜訊與成本的開發。而Intel此項宣佈也將確保摩爾定律(Moore’s Law)將再延續到未來十年。

Intel相信該公司技術已持續領先其他半導體業者一年以上,並率先推出首款代號為Penryn之新一代45奈米產品系列處理器原型樣品(working processor)。首批產品目標將鎖定五大電腦市場,並可執行Windows Vista、Mac OS X、Windows XP和Linux作業系統以及各種應用程式。Intel依照計畫,將於2007年下半年進行45奈米產品的量產。

Intel的45奈米製程採用high-k閘極電介質和金屬閘極,能增加驅動電流20%以上,等於提升電晶體效能。源極-汲極(source-drain)漏電則減少五倍以上,改善電晶體耗電量。與前一代技術相較,Intel的45奈米製程也改善電晶體密度近兩倍,因此Intel得以增加處理器之電晶體總數,或縮小處理器體積。

在此同時,Intel的最大競爭對手AMD為了不落人後,也宣布了相關發展計畫與出貨狀況。2006年底AMD第一批以65奈米製程技術生產的晶片已開始出貨,而AMD也計畫在2008年中正式量產45奈米處理器。這讓AMD與Intel的製程技術之爭達到頂峰。

AMD首批65nm製程的x86系列處理器,與現有90nm製程的桌上型處理器相比,新款Athlon 64 X2處理器的晶片面積縮減了一半,功耗也下降了三分之一。這批65奈米晶片的優點幾乎完全集中在節約用電量,未來AMD也會在節能與效能之間取得最佳平衡,以便讓各種桌上型電腦、筆記型電腦和伺服器晶片的設計發揮出所欲達到的效果。

新款AMD晶片之所以能顯著降低耗電量,一部分原因是AMD用矽鍺薄膜讓晶片內電晶體的矽形變(strain),以提昇效能。這種straining silicon(應變矽)技術可提昇電晶體的效能,因為更大的鍺原子會把矽原子稍微重新排列,從而讓電流移動得更快速。競爭對手英特爾也大量運用矽鍺。

在製程技術的競爭上,AMD始終緊盯著Intel不放,AMD在量產65nm製程處理器方面,儘管稍微落後Intel,然而AMD正盡全力縮短這個差距。目前AMD除計劃迅速提升65nm處理器的量產之外,也預計在2008年中開始量產首批45nm製程的晶片。

近年來,AMD陸續推出比Intel效能更強、且用電效率更佳的晶片,使其市佔率持續提升。然而Intel在45奈米製程的競爭上似乎又佔了上風。儘管比起Intel的45奈米製程技術研發時程稍微延遲,然而AMD依然迎頭趕上了。

當半導體微細化製程從65奈米邁向45奈米、甚至未來朝向32奈米或是22奈米之際,將會面臨什麼未知的物理性質變化?為了追求更細微體積、切割更多晶片的商業成本效益,製程技術如何再進一步地去突破,而在全然未知的深次奈米領域,會有什麼樣的挑戰等著人們去發掘與突破呢?這場由Intel帶起的製程技術追逐戰,正在微觀的物理世界中翻騰著。摩爾定律會有終點嗎?如果答案是肯定的,哪裡會是終點?終點會是什麼?如果答案是否定的話,那是否代表又是什麼意義?無論答案如何,世人都將摒息以待,半導體產業競爭所帶來的下一波震撼。而半導體產業每一個微小的進展,也都代表人類推向未來的一大步。