详细解读硬件处理器的生产技术

发布时间:2016-10-13 00:00:00 编辑:临风 手机版

  二、AMD

  作为英特尔的老对手,无论是生产潜力上,还上在新技术开发上,AMD都要落后于Intel。这是一件很自然的事件,因为2个公司投资重点有很大的区别。AMD仅仅2个生产的处理器,而且其中之一的Fab25,还要同时兼顾生产闪存芯片。AMD公司所有的新处理器都由位于德国的德累斯顿(Dresden)的Fab30工厂生产。

  在0.25微米时代,AMD与英特尔的处于相同水准,不过在转移到0.18制程时AMD开始落伍了。在感觉无法独自应付之后,AMD和摩托罗拉建立了战略合作伙伴关系。摩托罗拉拥有很多先进技术,比如Apple电脑PowerPC的芯片HiPerMOS7(HiP7)就是摩托罗拉生产的。AMD在获得授权后一下子就拥有了很多新技术,其中一部分比Intel的0.13微米生产技术更好。

  首先,AMD获取的许可技术对设备要求较低,仅仅要求248纳米设备,这样可以降低生产成本(这个点对AMD是最重要,这也是AMD处理器价格低廉的原因之一)。它也使得AMD可以很快步入量产化规模。不过象英特尔一样,AMD仍在其产品关键的地方使用了193纳米蚀刻技术。其次,HiP7技术的生产要求并不象英特尔的0.13微米制程那样高:晶体管的通道长度仅仅需要80纳米(而不是英特尔的70纳米),SIO2层的厚度仅仅是1.8/2.5纳米(而英特尔则需要达到1.5/2.4纳米)。

  第三,HiP7可以达到9层铜制互连的水准。最后,HiP7使得AMD在处理隔离晶体管之间互连的绝缘问题上具有两个选择:或是K值为3.7的氟化玻璃,或是使用K值小于3的低K值原料,即黑钻石(而Intel使用的是K值为3.6的SiOF)。这一技术的影响很类似于处理器从铝变为铜的改变,这样可以让AMD使用低K值介电体来生产CPU,而Intel要在0.09微米制程上才会放弃SiOF。

  现在,AMD正在准备下一代生产技术—HiP8,这一技术将对抗的是Intel0.09微米的P1262。目前,AMD已经做出了样品,Fab30按照计划将在2004年底开始使用HiP8。AMD又有机会领先Intel一步了。

  而且AMD仍将在HiP8使用SOI技术。SOI(SilicononInsulator,绝缘层上覆硅)是厂商为解决亚阈泄漏的问题所推出的解决方案,AMD在0.13微米制程中就已经采用了此技术。SOI的原理很简单:晶体管通过一个更厚的绝缘层从硅晶元中分离出来,这样做具有很多优点。首先,利用SOI技术,晶体管“开”和“关”状态的切换性能提高了,而且同时在速度不变的情况下,我们可以也可以降低阈值电压或是同时提高性能和降低电压。

  举个例子来说,如果阈值电压保持不变,性能可以提高30%,那么如果我们将频率保持不变而将注意力集中在节能性上,那么我们也可以节省大约50%的能量。此外,在晶体管本身可以处理各种错误时,通道的特性也变得容易预计了。但SOI技术也有不足之处,它必须减小晶体管漏极/源区域的深度,这将导致晶体管阻抗的升高,而且晶体管的成本也提高了10%。

  针对SOI所带来阻抗升高的缺点,AMD似乎已经找到了解决方案:AMD计划用高K值的金属硅酸盐绝缘材料渠道目前的二氧化硅,这样将使得泄漏电流下降100倍,我们很快就讲见到更快频率的晶体管。新的晶体管将使得性能增加20%,同时还将降低泄漏电流和门极宽度。

  此外,AMD正在准备在未来处理器中使用SiGe技术(其实属也于SOI技术)来取代纯粹的硅来作为驱动电流的通道,功效和Intel的应变硅技术有些类似。使用此种技术这可以使粘结硅层做得更薄更均匀,其硅层厚度可达15纳米水平,而且用这种方法分离圆片时,也可把它放回到外延系统的反应室内通人化学蒸气进行原子级刻蚀,也能把硅去掉。AMD此技术似乎比Intel的应变硅技术更具有优势:通过此技术,晶体管的硅晶格会根据下面的元素的晶格调整自己,并将延展一些,潜在的阻抗将会比普通的硅下降70%,而晶体管性能将提高35%。

  当然AMD也在考虑多门晶体管技术,不过AMD所推的是双门晶体管技术,和Intel的三门晶体管不同,其没有上方的控制电极。双门晶体管的宽度大约为门极宽度的1/3,晶体管发送/接受电子束也要窄一些,但由于单个晶体管通道宽度大大减小对蚀刻技术提出了更高要求。但双门晶体管相对于传统的晶体管都有很多的优势,特别是它缩小了通道长度。

  总的来说,在生产技术上,AMD未来有足够的实力应对来自英特尔的压力。

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