解析45NM纳米CPU制作工艺
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2010-12-18
08:34:46
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解析 45NM 纳米 CPU 制作工艺
CPU 的发展史也可以看作是制作工艺的发展史。如果想要提高 CPU 的性能，那么更高的
频率、更先进的核心以及更优秀的缓存架构都是不可或缺的，而此时自然也需要以制作工艺作
为保障。几乎每一次制作工艺的改进都能为 CPU 发展带来最强大的源动力，无论是 Intel
还是
AMD，制作工艺都是发展蓝图中的重中之重，如今处理器的制造工艺已经走到了 45 纳米的新
舞台，它将为新一轮 CPU 高速增长开辟一条康庄大道。
很多用户都对不同的 CPU 的制作工艺非常熟悉，然而如果问他们什么是制作工艺， 65 纳
米、45 纳米代表的是什么，有什么不同，这些问题他们未必能够准确地解答，下面我们就一起
来详细了解一下吧。
一、铜导互连的末代疯狂：45 纳米制作工艺
几乎每一次制作工艺的改进都会给 CPU 发展带来巨大的源动力。以如今炙手可热的
Pentium4 为例，从最初的 0.18 微米到随后的 65 纳米，短短四年中我们看到了惊人的巨变。
如今，45 纳米制作工艺再一次突破了极限，这也被视为是铜导互连技术的最终畅想曲。
1．制作工艺的重要性
早期的微处理器都是使用 0.5 微米工艺制造出来的，随着 CPU 频率的增加，原有的工艺已
无法满足产品的要求，这样便出现了 0.35 微米以及 0.25 微米工艺，不久以后，0.18 微米、
0.13 微米以及 90 纳米制造的处理器产品也相继面世。另外一方面，早期芯片内部都是使用铝
作为导体，但是由于芯片速度的提高，芯片面积的缩小，铝线已经接近其物理性能极限，所以
芯片制造厂商必须找出更好的能够代替铝导线的新的技术，这便是我们常说的铜导技术。铜导
线与铝导线相比，有很大的优势，具体表现在其导电性要优于铝，而且电阻小，所以发热量也
要小于现在所使用的铝，从而可以有效地提高芯片的稳定性。我们今天所要介绍的 65 纳米技
术也是向着这一方向发展。
Intel 在 IDF 2007 上骄傲地展示 45nm 工艺
光刻蚀是目前 CPU 制造过程当中工艺非常复杂的一个步骤，其过程就是使用一定波长的光
在感光层中刻出相应的刻痕，由此改变该处材料的化学特性。这项技术对于所用光的波长要求
极为严格，需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜，刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响 。
每一步刻蚀都是一个复杂而精细的过程，设计每一步过程的所需要的数据量都可以用 10GB 的
单位来计量，而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过 20 步。制作工艺对于光刻蚀的影
响十分巨大，这也就是 CPU 制造商疯狂追求制作工艺的最终原因
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