前言:
在去年秋天,AMD终于向前跨出了一大步、发布了他们新一代处理器—Athlon 64和Athlon 64 FX。不同于它前辈—Athlon XP,AMD新一代产品的性能大大超越了Intel顶级Pentium 4,即使是配备了L3缓存的Pentium 4 Extreme Edition也不能为Intel挽救局势。
面对这种局势,Intel终于在2月1日打出了其手中的王牌—发布了基于Prescott核心的新Pentium 4处理器。
至此,新一轮处理器竞争正式开始:AMD的Athlon 64对Intel的Prescott。但大家在评价一款处理器时,最先考虑的往往是它的工作频率、前端总线、缓存容量等等性能指标,而对处理器背后的生产技术往往视而不见。事实上,Inetl、AMD之间的处理器频率/性能的竞争,也伴随着各自生产技术的竞争!
一、英特尔
现在我们先看一下英特尔的生产技术。今天这家公司所采用的主流生产技术是0.13微米制程(晶体管门长为60纳米),主要借助于2489埃波长的氪/氟紫外线(1埃=0.1纳米,不过芯片核心关键部分采用1930埃波长的氪/氟紫外线)的蚀刻技术来完成的。蚀刻也称为光刻,其主要是指利用一定波长的紫外透过掩膜后照射在硅晶元上,将掩膜上的电路图像完整地复制到硅晶元上从而形成所需要的电路图形的过程。
掩膜其实可以看作是CPU内核电路图的微缩“底片”,厂商事前先将一幅有着非常复杂设计模型的原图缩小成极细微的蚀刻掩膜。蚀刻中最关键的地方就是此紫外线的波长,波长越短的紫外线干扰和衍射现象就越不明显,晶体管就可以实现越小的线宽。
目前在CPU制造中主要是采用2489埃波长的氪/氟紫外线,主要应用于0.18微米和0.13微米制程中,而目前英特尔是最新的0.09微米制程则采用了波长更短的1930埃的氩/氟紫外线。因此当你听见Pentium 4采用0.13微米制程时,这意味着指Pentium 4的晶体管尺寸最小可以做成0.13微米那么大,就是说这个加工厂在晶元上所能蚀刻的最小晶体管尺寸是0.13微米。
你将通常看见“蚀刻尺寸”和“晶体管尺寸”这两个术语是可以交换使用的,因为在一块集成电路上的最重要的特性就是晶体管。蚀刻尺寸越小,那么单个晶体管通道(也称晶体管间的物理门长)就越小,从而可以腾出更多的空间来容纳更多的晶体管。
我们现在仍不能说英特尔充分掌握300mm硅晶元生产技术(注:300mm就是硅晶元尺寸,即在半导体生产过程中硅晶元使用的直径值)。你可能这样想像,硅晶元尺寸越大越好,这样每块晶元能生产更多的芯片。然而,硅晶元有一个特性来限制制造商随意增加硅晶元的尺寸,那就是在晶元生产过程中,离晶元中心越远就越容易出现坏点。因此从硅晶元中心向外扩展,坏点数是呈上升趋势。
半导体生产商们也总是致力于在尽量大的晶元上控制坏点的数量,比如8086 CPU制造时最初所使用的晶元尺寸是50mm,而现在英特尔已经开始使用300mm尺寸硅晶元生产工厂生产新一代处理器。不过,英特尔目前其大多数工厂仍以然以200mm的硅晶元为主,而300mm硅晶元生产线主要用于0.09微米芯片之上。
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