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High-K 发布于:

由于二氧化硅(SiO2)具有易制性 (Manufacturability),且能减少厚度以持续改善晶体管效能,因此过去40余年来,处理器厂商均采用二氧化硅做为制作栅极电介质的材料。

技术简介

High-K究竟是什么神奇的技术?这要从处理器的制造原料说起。

由于二氧化硅(SiO2)具有易制性 (Manufacturability),且能减少厚度以持续改善晶体管效能,因此过去40余年来,处理器厂商均采用二氧化硅做为制作闸极电介质的材料。

当英特尔导入65纳米制造工艺时,虽已全力将二氧化硅栅极电介质厚度降低至1.2纳米,相当于5层原子,但由于晶体管缩至原子大小的尺寸时,耗电和发热亦会同时增加,产生电流浪费和不必要的热能,因此若进一步减少厚度,栅极电介质的漏电情况势将会明显攀升,令晶体管的尺寸遭遇极限。

为解决此关键问题,英特尔正规划改用较厚的High-K材料(铪hafnium元素为基础的物质)作为栅极电介质,取代沿用至今已超过40年的二氧化硅,此举也成功使漏电量降低10倍以上。

另与上一代65纳米技术相较,英特尔的45纳米制程令晶体管密度提升近2倍,得以增加处理器的晶体管总数或缩小处理器体积,令产品较对手更具竞争力,此外,晶体管开关动作所需耗电量更小,耗电量减少近30%,内部连接线 (interconnects) 采用铜线搭配 Low-k电介质,顺利提升效能并降低耗电量,开关动作速度加快 约20%。

由于High-k栅极电介质和现有硅栅极并不兼容,英特尔全新45纳米晶体管设计也必须开发新金属栅极材料,新金属的细节仍属商业机密,英特尔现阶段尚未说明其金属材料的组合。

采用45纳米工艺制造的Penryn处理器在服务器产品线中被命名为Xeon 5400,属于英特尔第二代四核处理器,主频最高 3.16GHz,二级高速缓存最高12 MB。英特尔的演示显示,相比四核英特尔至强5365处理器,在基于 SPECjbb2005 发布/测量的数据中,四核英特尔至强x5460系列处理器可在相同平台提供25% (1.25x) 的性能提升。结合英特尔向后兼容的 VT FlexMigration技术 使用,还可以将服务器虚拟化集群实时移植到选定的现有及所有未来英特尔至强处理器上。


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