32納米

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更新時間: 2013-08-29

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32納米製程技術是英特爾已經推出並即將大規模投入量產的新的處理器製造技術,它是在已經大獲成功的45納米製程技術的基礎之上,採用第二代高k+金屬柵極晶體管以及第四代應變硅技術,為下一代英特爾Nehalem微體系架構的32納米版本-Westmere處理器的高性能表現奠定基礎。

製程技術
兩年一新
英特爾是首家演示了可正常運行的32納米處理器的公司,並自1989年起一直有條不紊地實現其稱為「Tick-Tock模式」的新產品創新節奏,即每隔一年交替推出新一代的先進位程技術和處理器微體系架構。2005年的P1264 65納米 (Core)已經基本被淘汰,2007年的P1266 45 納米 (Penryn)早已全面普及,2009年就輪到P1268 32 納米 (Westmere)了,之後就是2011年的P1270 22 納米 (IVY Bridge)和2013年的P1272 16 納米。
圖1:英特爾的處理器工藝發展藍圖
而為了完成處理器產品向32nm技術的過渡,英特爾在未來兩年內上馬四座fab晶元生產廠。位於俄勒岡州的D1D晶元廠目前已經投入使用,同樣位於俄勒岡州的D1C晶元廠將於2009年第四季度投入使用。2010年,英特爾將再建兩座製造工廠。位於亞利桑那州的Fab 32生產廠和位於新墨西哥州的Fab 11X生產廠。
圖2: 32nm處理器將在這四個工廠生產

  圖2: 32nm處理器將在這四個工廠生產

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圖2:32nm處理器將在這四個工廠生產
技術原理
32納米製成技術是基於45納米技術的改良版本,總體歸納起來組要有以下三點。
第二點
2:32納米技術針對漏電
圖4: 32納米技術針對漏電電流做出了優化

  圖4: 32納米技術針對漏電電流做出了優化

電流做出了優化。與45納米製程相比,NMOS晶體管的漏電量減少5倍多,PMOS晶體管的漏電量則減少10倍以上。換句話講,根據NMOS、PMOS晶體管泄漏電流和驅動電流的對比,32nm的能效相比45nm會有明顯提高──要麼能在同樣的漏電率下提高晶體管速度(14-22%),要麼能在同樣的速度下降低漏電率(5-10倍)。因此由於上述改進,電路的尺寸和性能均可得到顯著優化。
圖4: 32納米技術針對漏電電流做出了優化,提高驅動電流

第三點

3:32納米還採用了第四代應變硅技術, 可將晶體管體積縮小大約30%,從而有利於提高晶體管的性能,同時也使得英特爾可以爭取更多的時間和機會進行更多技術創新。
戰略藍圖
Westmere將是率先採用32納米製程技術的處理器系列產品,這種處理器(基於極為成功的代號為的英特爾Nehalem微體系架構) 將使現有的微體系架構變得更小、更快、更節能,並且縮小的處理器內核尺寸也將促成將顯卡集成至處理器的多晶元封裝(MCP)。
圖5: 首批32納米代號Westmere的處理器

  圖5: 首批32納米代號Westmere的處理器

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圖5: 首批32納米代號Westmere的處理器
隨著32納米製程技術的快速發展,基於Westmere的英特爾處理器將會迅速進入筆記本電腦、台式機和伺服器市場。根據客戶機發展路線圖,在支持8個軟體線程的45納米英特爾酷睿i7和英特爾酷睿i7至尊版四核處理器之後,英特爾將推出採用32納米技術、代號為Gulftown的處理器,以滿足高端台式機計算市場的需求。在高性能和主流台式機市場,除了代號為Lynnfield的45納米處理器(4個核/8個線程)之外,還會出現採用32納米技術、代號為Clarkdale的處理器(雙核/4個線程)——此款處理器將集成顯卡功能。
圖6:Westmere客戶機發展藍圖

  圖6:Westmere客戶機發展藍圖

圖6:Westmere客戶機發展藍圖
在移動計算領域,移動高端市場仍將採用45納米製程技術、代號為Clarksfield的處理器(4個核/8個線程),而高性能和主流市場將會向採用32納米技術、代號為Arrandale的處理器遷移(雙核/4個線程)——此款處理器將在09年第四季度投產。
在所有主要的英特爾至強伺服器市場同樣將遷移到32納米製程技術。與在台式機市場的發布一樣,Clarkdale處理器將會受到「實用型」市場的歡迎。在過不久「高能效」市場(英特爾至強處理器5000系列)將從45納米Nehalem-EP處理器遷移到32納米Westmere處理器。「可擴展」市場(英特爾至強處理器7000系列)也將從45納米Nehalem-EX處理器遷移到32納米Westmere處理器。
圖7: 英特爾至強伺服器 - 32納米製程技術

  圖7: 英特爾至強伺服器 - 32納米製程技術

圖7:英特爾至強伺服器市場同樣將遷移到32納米製程技術
深遠影響
32納米台式機處理器不僅改進了性能擴展空間,而且縮小了晶元尺寸,這也為處理器具備更高的集成度創造了先決條件。比如在基於Westmere的處理器中,集成顯卡和內存控制器將放在多晶元封裝內的處理器中。在採用32納米處理器硅核的封裝內,顯卡和圖形控制器是一個45納米晶元。在第二代32納米處理器中,南橋晶元也將被包含在內。
這將顛覆人們當前將主流PC視為一個3晶元解決方案的觀念,同時是比對整個產業的格局帶來遠勝於45納米工藝的深遠影響。
32納米近在咫尺
在CPU方面,32納米技術至少要到明年才會全面商用化,但是在聯合併購轉交晶圓工廠之後,AMD的製造工廠合作夥伴GlobalFoundries表示,今年AMD就可以用上32納米,甚至28納米的顯卡晶元製造技術。
不過實際上「競爭」一詞對於AMD來說並不是顯得很恰當,包括顯卡和cpu的最新製程技術都將由GlobalFoundries提供,而實際上後者的客戶遍及歐美,晶元產品包括PC平台的CPU,顯卡晶元,無線晶元,遊戲機以及通信晶元。
做為一家合約型晶元製造商,GlobalFoundries的客戶包括微軟,Nvidia,qualcomm等等,該公司製造系統和技術副總裁Tom Sonderman表示,32納米製程技術預計今年在德國的德累斯頓工廠全面就位,2010年將實現全面量產。
看來AMD全身脫出製造端,由技術和資金實力更強的GlobalFoundries來推進先進位程,並保證產能供應的話,應該是一項更不錯的策略措施。
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