硅芯片速度超越20GHz

二马 
2001年 25期

　　近日，英特尔公司研究人员对外宣布研制出了目前世界上速度最快的20纳米硅晶体管（注：1纳米等于十亿分之一米），这也再次证明了摩尔定律的适用性在未来的10年中没有根本性的障碍。
　　　　这项技术的研发者是英特尔公司实验室，这是英特尔公司内部著名的研发机构，由遍布全球的6000多名研究人员和科学家组成。英特尔实验室采用的是分散式结构，与外面的大学、政府实验室和业界联合性组织合作进行的众多研究项目对其内部研发活动进行了完美补充。这种结构与传统的集中式实验室结构不同，可使英特尔涉足更大范围的研究项目。英特尔实验室的目标与英特尔业务部门的目标完全一致，这有助于英特尔实验室开发出能满足英特尔用户需求的技术。英特尔公司实验室这次新研制出来的仅有20纳米的晶体管将使英特尔公司在2007年左右能够制造出包含近10亿只晶体管的微处理器，其运行速度接近20GHz，工作电压低于1V。
　　　　众所周知，单位面积上晶体管的个数是电脑芯片集成度的标志，晶体管数量越多，说明集成度越高，而集成度越高，处理速度就越快。由英特尔实验室研究人员研制出来的这些晶体管的尺寸仅有20纳米，比英特尔去年发布的业界此前最快的晶体管体积小30%，速度快25%。晶体管的体积越小，速度越快，并且快速晶体管是创建快速微处理器的关键构件，而微处理器则是计算机以及其他众多智能型设备的大脑。这些晶体管将是英特尔0．045微米（45纳米）生产工艺的基础，英特尔公司计划在2007年左右将这种工艺应用到生产过程中。这些新型晶体管就像控制微型芯片里电子流的开关一样，每秒钟要开关上万亿次。利用这些晶体管制造的微处理器几乎能在眨眼之间进行近十亿次计算，或在高速子弹穿越1英寸距离的时间内完成400万次计算。
　　　　英特尔研究人员通过继续缩小晶体管的尺寸，研制出这些超微型的晶体管。用来制造这些晶体管的门电路氧化物只有三个原子层厚。100，000多个门电路氧化物层堆叠在一起才能达到一张纸的厚度。这个技术方面的突破将使英特尔公司可以在未来5到10年内生产出集成有4亿个晶体管、运行速度为每秒10吉赫兹、工作电压在1伏以下的新型芯片。而目前，市场上出售的速度最快的芯片P4集成了4200万个晶体管。
　　　　英特尔技术和制造事业部组件研究实验室主管GeraldMarcyk博士称，这项研究表明英特尔已经进行入硅元件纳米技术领域，我们开发的晶体管研究成果表明，摩尔定律还将适用未来三代技术的发展。其实在此之前，某些研究人员曾推测纳米技术将来会取代硅技术，但英特尔的研究表明硅技术和纳米技术实际上是相互补充的。尽管如此，英特尔的开发人员仍称他们目前还没有发现硅晶体管尺寸的最小极限，就像英特尔逻辑技术开发公司晶体管研究主管Robert Chau博士说的那样，硅元件开发的步子正在不断加快，而不是在逐渐减缓。20纳米晶体管的研制成功使大家对硅的物理极限有了新的认识。从现在起，硅作为原材料也许还可以使用15年，此后会有什么材料取代硅，那是谁也预料不准的事。而与之同样具有重要意义的是，尽管这些实验性晶体管具有比当今最为先进的制造技术要先进好几代的功能，但他们是利用与当今电脑芯片里相同的物理结构和材料制造出来的。英特尔计划在这些晶体管投入生产时使用不同种类的门电路氧化物材料。
　　　　技术只有应用才会体现价值。新一代纳米硅晶体管的研发成功从某种意义上又为更小晶体管、更快速度的设想铺下了黄金大道。业界人士预测，利用新一代纳米晶体管设计出的电脑芯片将于不久的将来使所谓的万能翻译器成为现实，各国之间的语言障碍将不复存在，操汉语的中国人到美国旅游，只要通过随身携带的翻译器就可以将英语实时译成汉语，四海一家的时代就要到来了。
　　 
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