 |
Корпорация Intel была основана в 1968 г. для практической реализации технологий изготовления электронных схем, разрабатываемых в исследовательских лабораториях. Основатели Intel - доктор Гордон Мур и доктор Роберт Нойс вместе с первым сотрудником корпорации - доктором Эндрю Гроувом стали общепризнанными новаторами в области разработки интегральных схем (ИС). Именно Роберту Нойсу были выданы патенты на несколько первых функционирующих ИС. Последние 30 лет достижения корпорации в технологии изготовления ИС служили стимулом для создания все более быстродействующих микропроцессоров Intel, вычислительная мощность которых неуклонно увеличивалась, а себестоимость - уменьшалась.
За этот период, благодаря рожденным в недрах Intel микропроцессорам, вычислительный процесс переместился из колоссальных кондиционируемых помещений, где в 60-е годы размещались огромные ЭВМ того времени, на... обычный рабочий стол, на котором установлен современный ПК. Сегодня в более чем 80 лабораториях корпорации Intel по всему миру научными исследованиями и разработками занимаются свыше 6 тыс. специалистов. Работая в тесном контакте с ведущими университетами планеты и компаниями - признанными лидерами в других отраслях, в 2001 г. корпорация Intel потратила около 4 млрд долл. на различные нововведения, приближающие завтрашний день цифровых технологий.
0,13-микронная технология производства микропроцессоров Intel представляет собой последнее слово в области практического применения закона Мура, согласно которому количество транзисторов на кремниевой пластине каждые два года должно увеличиваться в два раза. Почему это важно? Потому, что уменьшение размеров и увеличение быстродействия транзисторов позволяет делать микропроцессоры более функциональными, более быстродействующими и производительными при одновременном снижении энергопотребления, размеров и стоимости микросхемы.
Современный процессор Intel® Pentium® 4 с тактовой частотой 2,20 гигагерца, созданный по 0,13-микронной полупроводниковой технологии, содержит 55 миллионов транзисторов, размер каждого из которых не превышает 60 нанометров (0,06 микрон). Транзисторы соединены между собой с помощью очень тонких медных проводов, общая длина которых превышает три километра. Столь сложная микроархитектура позволяет микропроцессору выполнять широкий спектр вычислительных и логических задач, что позволяет называть его мозгом компьютера.
С появлением каждого нового поколения транзисторов (т.е. примерно каждые два года) в среднем их размер уменьшается на 30%, количество кристаллов на кремниевой подложке увеличивается в два раза, цена снижается на 50%, производительность процессора возрастает более чем на 30%, а энергопотребление снижается более чем на 15%.
Развитие полупроводниковых технологий
в соответствии с законом Мура с момента появления
первого микропроцессора в 1971 г.
| Процессор | Год выпуска | Количество транзисторов |
| 4004 | 1971 | 2 250 |
| 8008 | 1972 | 2 500 |
| 8080 | 1974 | 5 000 |
| 8086 | 1978 | 29 000 |
| 286 | 1982 | 120 000 |
| 386T | 1985 | 275 000 |
| 486T DX | 1989 | 1 180 000 |
| Pentium® | 1993 | 3 100 000 |
| Pentium® II | 1997 | 7 500 000 |
| Pentium® III | 1999 | 24 000 000 |
| Pentium® 4 | 2000 | 42 000 000 |
| Pentium® 4 с частотой 2,20 ГГц | январь 2002 | 55 000 000 |
Что представляет собой
0,13-микронная технология производства?
0,13-микронная технология генерации логических схем, в число характерных отличий которой входит использование самых быстродействующих в мире транзисторов с самой маленькой величиной затвора, позволяет Intel производить микросхемы с транзисторными элементами исключительно малых размеров - толщиной не более одной тысячной доли человеческого волоса. Полезная ширина канала транзистора составляет около 0,06 микрон (60 нанометров), что более чем в два раза меньше номинального значения в 0,13 микрон, а толщина оксидного слоя затвора не превышает 1,5 нанометров (фактически, 6-7 атомов). Эти показатели в сочетании с высокоэффективной технологией схемных соединений Intel, основанной на использовании шести слоев меди особой марки, позволяют создавать исключительно высокопроизводительные процессоры с низким уровнем энергопотребления и малой стоимостью. Медь проводит электрический ток лучше, чем алюминий, который использовался в производственных технологиях Intel предыдущих поколений. Intel сохраняет высокий коэффициент формы (соотношение длины и ширины) металлических токопроводящих дорожек - 1,6:1 - и низкое линейное сопротивление схемных соединений.
По 0,13-микронной технологии производятся такие передовые микропроцессоры, как Intel® Pentium® 4 (в том числе вариант с тактовой частотой 2,20 ГГц), другие мощные процессоры, а также сетевые и коммуникационные продукты. Корпорация Intel первой в мире начала массовое производство продукции, изготовленной по 0,13-микронной технологии, представив в июле 2001 г. пять новых процессоров для мобильных ПК, в том числе Intel® Pentium® III-M. По той же 0,13-микронной технологии Intel производит процессоры для серверов и настольных систем.
Меньше энергии, больше скорости
Производимые Intel по 0,13-микронной технологии логические микросхемы работают на напряжении 1,3 и менее вольт, что на 20% меньше по сравнению с современными аналогами. Значение этого параметра велико: для мобильной вычислительной техники, например, это означает, что энергопотребление микропроцессоров становится меньше, а время работы от аккумуляторной батареи без подзарядки, как следствие, - больше.
По мере увеличения объема кэш-памяти микропроцессоров размер ячеек памяти SRAM все сильнее влияет на площадь микросхем и себестоимость их производства. При разработке 0,13-микронной технологии специалисты корпорации Intel уделили особое внимание уменьшению размеров этих ячеек.
Новый процессор Intel Pentium® 4 с тактовой частотой 2,20 ГГц имеет 512 КБ кэш-памяти второго уровня, что обеспечивает более быструю обработку данных.
Этапы внедрения 0,13-микронной технологии
7 ноября 2000 г.: Intel становится первым производителем полупроводниковых устройств, объявившим о завершении разработки 0,13-микронной технологии производства.
28 марта 2001 г.: Intel первой в отрасли изготавливает кремниевую микросхему на 300 мм пластине по 0,13-микронной технологии (изготавливается на заводе D1C).
Июль 2001 г.: Intel становится первой в мире компанией, начавшей массовое производство продукции по 0,13-микронной технологии: пяти новых процессоров для мобильных ПК, в том числе IntelR PentiumR III-M. В это же время Intel представляет первые 0,13-микронные процессоры для серверов и настольных систем.
17 октября 2001 г.: Intel объявляет об открытии своего второго предприятия, на котором будет осуществляться массовое производство продукции исключительно по 0,13-микронной технологии на 200 мм пластинах, - Fab 22 (расположено в Чендлере, штат Аризона. В его строительство и оборудование Intel вкладывает 2 млрд долл.).
23 октября 2001 г. Intel представляет первую микросхему флэш-памяти, созданную по 0,13-микронной технологии. Новинка почти на 50% меньше по размеру и потребляет меньше энергии, чем ее 0,18-микронная предшественница, что делает новую память идеальной для сотовых телефонов и другой электронной техники, где малый размер и низкое энергопотребление имеют решающее значение.
(Более подробную информацию можно получить по адресу: http://www.intel.com/pressroom/kits/manufacturing/manufacturing)
Некоторые факты о 0,13-микронной технологии
Разработанная Intel 0,13-микронная технология позволяет использовать в массовом производстве самые быстродействующие в мире транзисторы. Транзисторы Intel являются основой самых быстродействующих в отрасли микропроцессоров.
В этих сверхбыстродействующих транзисторах Intel используется самый маленький затвор, размер которого составляет всего 60 нанометров (один нанометр равен одной миллиардной части метра, а 60 нанометров равны 0,06 микрон).
Передовая 0,13-микронная технология производства Intel также позволяет использовать диоксидный слой толщиной в 1,5 нанометров. На сегодняшний день это лучший показатель в отрасли, обеспечивающий высочайшую производительность при достаточно низком рабочем напряжении.
Важным элементом 0,13-микронной технологии Intel является высокоэффективная технология схемных соединений с использованием шестислойных медных проводников. Медь проводит электрический ток лучше, чем алюминий, который использовался в технологиях производства микропроцессоров Intel предыдущих поколений.
Производимые по 0,13-микронной технологии элементы микросхем настолько малы, что требуется сложить не менее тысячи таких элементов, чтобы их совокупная толщина приблизилась к толщине человеческого волоса.
0,13-микронная технология и флэш-память
В октябре 2001 г. корпорация Intel представила первую в отрасли микросхему флэш-памяти, созданную по 0,13-микронной технологии и рассчитанную на напряжение 3 В, - Intel® Advanced+ Boot Block. Новая микросхема почти в два раза меньше, по сравнению со своей 0,18-микронной предшественницей, и имеет более низкое энергопотребление, что делает ее идеальной для использования в сотовых телефонах, компьютерных приставках и других электронных устройствах, для которых компактность и низкое энергопотребление имеют решающее значение.
Цель Intel - начать поставки 0,13-микронных микросхем флэш-памяти раньше, чем конкуренты смогут изготовить подобные микросхемы по 0,18-микронной технологии (это обеспечит лидерство продукции Intel <через поколение> по сравнению с предложениями других крупных поставщиков). Важно и то, что новая технология производства позволит создавать микросхемы флэш-памяти более высокой емкости. По мере того, как приложения для работы с Интернетом и большими объемами данных все теснее интегрируются с сотовыми телефонами, для работы этих приложений требуются все более сложные и емкие микросхемы флэш-памяти. При этом такие микросхемы должны потреблять мало энергии и быть небольшими по размеру, что позволит продлить срок службы батарей сотовых телефонов и сохранить компактность устройств.
Новая микросхема флэш-памяти Intel® Advanced+ Boot Block сегодня является самой маленькой микросхемой в мире, размеры которой, в сравнении с первой микросхемой флэш-памяти Intel, выпущенной еще в середине 80-х годов, уменьшились в 200 раз. В дальнейшем новая технология производства позволит Intel создавать микросхемы флэш-памяти емкостью до 512 МБ, что откроет производителям сотовых телефонов новые горизонты в области оснащения их продукции более широким спектром возможностей. Усовершенствованная флэш-память Intel® Advanced+ Boot Block, рассчитанная на напряжение 3 В, будет выпускаться в виде микросхем емкостью 32 и 64 МБ. Микросхемы емкостью 32 МБ в настоящее время проходят испытания и будут запущены в производство во втором квартале 2002 года. Производство микросхем емкостью 64 МБ начнется в конце 2002 года.
300 мм пластины
В настоящее время большая часть полупроводниковой продукции изготавливается на пластинах диаметром 200 мм. Тем не менее отрасль постепенно переходит на пластины диаметром 300 мм. Увеличение диаметра пластин до 300 мм сделает компьютерные микросхемы намного более доступными и существенно снизит их стоимость.
Площадь поверхности увеличенных пластин более чем в два раза превышает площадь пластин с диаметром 200 мм, широко используемых сегодня на предприятиях по производству полупроводниковых изделий. Такой переход обеспечит увеличение общей площади поверхности кремния на 225%, или более чем двукратное увеличение по сравнению со стандартной 200 мм пластиной, а также предоставит на 240% больше площади для размещения кристаллов (индивидуальных компьютерных микросхем), чем пластины диаметром 200 мм.
Увеличение диаметра пластин уменьшит себестоимость производства микросхем, снизит общую интенсивность использования производственных ресурсов и сократит количество отходов. Изготовление микросхем на 300 мм пластинах по сравнению с производством на пластинах диаметром 200 мм принесет сокращение энергопотребления и расхода воды на 40%. http://www.intel.com/research/silicon/300fab.htm
Производственные объекты Intel,
работающие по 0,13-микронной технологии
В настоящее время по 0,13-микронной технологии работают Fab 20 в Калифорнии, Центр разработок 2 в Калифорнии, Fab 22 в Аризоне, Fab 17 в Массачусетсе и Центр разработок 1 в Орегоне. Все эти предприятия используют пластины диаметром 300 мм. Планируется, что в 2002 г. на 300 мм пластины перейдет и Fab 11 в штате Нью-Мексико.
