处理器史话 | 处理器厂商的绝密武器之工艺之争

时间：07-26 来源：3721RD 点击：

Pentium	0.80
Pentium 4	0.09

现在回顾一下前面的内容，Intel从第五代智能Core处理器的Broadwell开始，便使用了14nm工艺，至于这个尺寸可以持续多久，何时被突破，请大家拭目以待。

此外，每一款CPU在研发完毕时其内核架构就已经固定了，后期并不能对核心逻辑再作过大的修改。因此，随着频率的提升，它所产生的热量也随之提高，而更先进的蚀刻技术另一个重要优点就是可以减小晶体管间电阻，让CPU所需的电压降低，从而使驱动它们所需要的功率也大幅度减小。所以看到每一款新CPU核心，其电压较前一代产品都有相应降低，又由于很多因素的抵消，这种下降趋势并不明显。

通过前文，大家已经获悉：蚀刻这个过程是由光完成的，所以用于蚀刻的光的波长就是该技术提升的关键，下表为各光线的波长及对应的制程。

光的名称	波长(nm)	制程
氪/氟紫外线	248.9	0.18um和0.13um
氩/氟紫外线	193.0	90nm
超短紫外光	13.5	10nm

90nm的晶体管到底有多小呢，请看下图：

90nm的晶体管大小(左)与流行感冒病毒的大小(右)比较

3. Intel与其他芯片厂商在生产工艺上的PK
以上两点就是CPU制造工艺中的两个因素决定，也是基础的生产工艺，这里以两个CPU巨头的PK来进一步解释CPU的工艺之争。

1) Intel与AMD在0.25微米制程上的PK
Intel是全球制造技术最先进且拥有工厂最多的公司，Intel有10家以上的工厂做CPU，它掌握的技术也相当多。

AMD和Intel相比则是一家小公司，加上新工厂Fab36，它有3家左右的CPU制造工厂。同时AMD没有能力自己研发很多新技术，它主要是通过战略合作关系获取技术。

AMD和Intel在技术上处于同一水平，不过在向0.18微米转移时落在了后面。在感觉无法独自赶上Intel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的电子制造技术，用于Apple电脑PowerPC的芯片HiPerMOS7(HiP7)就是他们完成的；AMD在获得授权后一下子就拥有了很多新技术，其中部分技术甚至比Intel的0.13微米技术还要好。

现在AMD选择了IBM来共同开发65纳米和45纳米制造技术。它选择的这些都是相当有前景的合作伙伴，特别是IBM，一直作为业界的技术领袖，它是第一个使用铜互连、第一个使用低K值介电物质、第一个使用SOI等技术的公司。AMD获得的大多数技术很先进，而且对生产设备的要求不高，生产成本控制的很低，这也是AMD的优势。

AMD的新工厂Fab36中采用的APM 3.0 (Automated Precision Manufacturing)技术，可进一步实现制造的自动化，效率化。同时AMD还建造了自己的无尘实验室。
至于PK的结果，不言自明。

2) 在金属互连层上PK
回顾在芯片的制作流程中的"重复、分层"，知道了不同CPU的内部互连层数是不同的。这和厂商的设计是有关的，但它也可以间接说明CPU制造工艺的水平。

在这项设计方面，Intel在这方面已经落后了：

当他们在0.13微米制程上使用6层技术时，其他厂商已经使用7层技术了；当Intel准备好使用7层时，IBM已经开始了8层技术；当Intel在Prescott中引人7层带有Low k绝缘层的铜连接时，AMD已经用上9层技术了。更多的互连层可以在生产上亿个晶体管的CPU(比如Prescott)时提供更高的灵活性。下图为7层金属铜互连技术显微图片：

7层金属铜互连技术显微图片