摩爾定律能走多遠(yuǎn)

摩爾定律能走多遠(yuǎn)第1頁/共26頁“摩爾定律”——極富產(chǎn)業(yè)洞察力的技術(shù)預(yù)言戈登·摩爾博士在1965年作出預(yù)測：集成電路的晶體管密度每18至24個(gè)月翻一番第2頁/共26頁每兩年晶體管密度翻番0.010.101.00199019952000200520100.5mm0.35mm0.25mm0.18mm0.13mm90nm65nm45nm32nm微米Pitch間隔晶體管柵極間隔每兩年縮小為原來的70%，從而晶體管面積縮小50%，密度增加1倍第3頁/共26頁=

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=指甲的長度頭發(fā)的寬度豚草花粉細(xì)菌英特爾45納米晶體管鼻病毒硅原子2000萬納米9萬納米2萬納米2,000納米45納米20納米0.24納米因循摩爾定律，晶體管尺寸現(xiàn)已縮至納米級(jí)第4頁/共26頁摩爾定律的實(shí)現(xiàn)，使我們能以極低的價(jià)格獲得極高性能的產(chǎn)品英特爾45納米處理器中每個(gè)晶體管的價(jià)格，僅相當(dāng)于1968年每個(gè)晶體管價(jià)格的百萬分之一如果汽車的價(jià)格以同等速率下降，今天一部新車的價(jià)格僅為0.01美元2007年英特爾45納米四核處理器含有8億多個(gè)晶體管1971年英特爾第一代微處理器含有2300個(gè)晶體管第5頁/共26頁我們是否真的需要這么多的計(jì)算和通信能力？第6頁/共26頁無線寬帶將無處不在研究人員服務(wù)器、PC手機(jī)嵌入式設(shè)備大型機(jī)很多用戶普遍存在普及無線寬帶–每時(shí)每刻，滲透到生活的各個(gè)角落150億個(gè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備第7頁/共26頁無線寬帶意味著海量的數(shù)字化信息一首MP3格式的歌曲 文件大小約為3MB

相當(dāng)于2400萬個(gè)0和1一部高清電影 文件大小超過1GB

相當(dāng)于80億個(gè)0和1第8頁/共26頁1002003004005001975198519952004019551965.17500.2Billion實(shí)現(xiàn)無線寬帶需要更多的晶體管Source:Intel全球人均擁有晶體管數(shù)量第9頁/共26頁摩爾定律同時(shí)推動(dòng)處理能力提升和功耗降低晶體管密度：提升2倍晶體管切換速度：提升20%以上晶體管切換功率：降低30%以上源極-漏極漏電功率：降低5倍以上柵極氧化物漏電功率：降低10倍以上第10頁/共26頁摩爾定律能走多遠(yuǎn)？第11頁/共26頁源極漏極

低阻層

多晶硅柵極二氧化硅姍介質(zhì)硅襯底源極漏極低阻層 多晶硅柵極二氧化硅柵介質(zhì)硅襯底二氧化硅柵介質(zhì)變薄，柵極漏電流增加晶體管尺寸縮小，傳統(tǒng)技術(shù)臨近極限第12頁/共26頁高k柵技術(shù)突破傳統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)革命性創(chuàng)新低阻層高k柵介質(zhì)硅襯底工作功能金屬采用高-k介質(zhì)和金屬柵極材料，是自上世紀(jì)60年代晚期以來,晶體管技術(shù)領(lǐng)域最重大的突破?！甑恰つ柕?3頁/共26頁技術(shù)創(chuàng)新再度捍衛(wèi)摩爾定律源極漏極低阻層多晶硅柵極二氧化硅柵介質(zhì)硅襯底源極漏極低阻層金屬柵極高K柵介質(zhì)硅襯底以二氧化硅為柵介質(zhì)的傳統(tǒng)工藝，難以突破45納米的極限采用高k柵介質(zhì)的創(chuàng)新工藝，將使摩爾定律有效性延續(xù)至少10年第14頁/共26頁32nm2009291MBSRAM第二代高K柵介質(zhì)+金屬柵極今年，第二代高K柵又將如期而至晶體管掩模集成電路第15頁/共26頁實(shí)現(xiàn)摩爾定律的難度到底有多大？第16頁/共26頁20022003200420052006200720082009201020022003200420052006200720082009201020022003200420052006200720082009201090納米65納米45納米32納米英特爾即將全面導(dǎo)入32納米技術(shù)不良品率（對(duì)數(shù)比例）2年更高的芯片產(chǎn)量今天，英特爾的45納米晶體管制造工藝已經(jīng)成熟2009年第四季度，將開始導(dǎo)入新一代的32納米工藝第17頁/共26頁維持摩爾定律，需要掌握所有關(guān)鍵技術(shù)封裝技術(shù)掩模技術(shù)半導(dǎo)體工藝設(shè)計(jì)工具產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造流程英特爾的核心競爭優(yōu)勢為制造而專門設(shè)計(jì)工藝與產(chǎn)品設(shè)計(jì)共同優(yōu)化迅速提高良品率的能力新產(chǎn)品早期量產(chǎn)的能力第18頁/共26頁TickTockTickTockTickTockTickTock20052006200720082009201020112012硅制程技術(shù)Intel?Core?微架構(gòu)Nehalem微架構(gòu)SandyBridge微架構(gòu)65nm45nm32nmCore2DuoPENRYNNEHALEMWESTMERESANDYBRIDGE創(chuàng)新者的旅程：以自我超越為目標(biāo)微處理器的“鐘擺式”（Tick-Tock）發(fā)展：工藝年-架構(gòu)年第19頁/共26頁在經(jīng)濟(jì)衰退中為創(chuàng)新和未來而投資固定資產(chǎn)增加：財(cái)產(chǎn)、工廠、設(shè)備（單位：十億美元）研發(fā)（單位：十億美元）2.53.13.93.84.04.44.85.15.95.819981999200020012002200320042005200620075.720084.03.46.77.34.73.73.85.95.95.019981999200020012002200320042005200620075.22008Source:Intel第20頁/共26頁為未來投資：70億美元建32納米晶圓廠俄勒岡州D1D（當(dāng)前）俄勒岡州D1C（2009年第四季度）新墨西哥州Fab11X（2010年）亞利桑那州Fab32（2010年）第21頁/共26頁技術(shù)更新?lián)Q代自旋分子光學(xué)相位量子？？？選擇性狀態(tài)變量B+=單自旋磁疇分子構(gòu)象制造開發(fā)研究90nm200365nm200545nm200732nm200922nm201116nm201311nm2015未來的選擇可能會(huì)發(fā)生變化2020之后擴(kuò)展CMOS場效應(yīng)管仍是最優(yōu)的電子邏輯設(shè)備布爾、非布爾信息處理摩爾定律：后硅時(shí)代仍然有效第22頁/共26頁摩爾定律推動(dòng)無線寬帶的最終實(shí)現(xiàn)第23頁/共26頁Don’tbeencumberedbythepast