目前,英特尔90纳米工艺奔4处理器已经批量进入市场,这也标志着处理器跨入“100纳米至0.1纳米”的纳米时代。
5月30日,Intel Research科技分析师罗布·威洛纳表示,英特尔研发人员正考虑在未来芯片制造过程中使用碳纳米管技术。到2014年,芯片中的晶体管有可能是由碳纳米管或硅纳米电线所构成;到2020年,芯片制造技术有望实现全面的技术革新。
碳纳米管的技术变革
英特尔考虑使用碳纳米管技术,并非空穴来风。据芯片技术专家介绍,碳纳米管能实现未来芯片中的诸多功能。如某些类型的碳纳米管可以用在晶体管中取代硅,其他类型的碳纳米管能够取代连接晶体管的铜线。一般情况下,碳无法完成硅等半导体材料的功能,但经过纳米技术处理后,碳就能够取代硅。不仅如此,碳纳米管技术还可以用于解决计算机散热问题。
此前,英特尔已为此秘密制定了一项有关碳纳米管的研发项目,以期利用碳纳米管或其他纳米结构,制造出体积更小的晶体管。据悉,英特尔的这个项目由10位研发人员负责,他们将对纳米管技术进行评估。英特尔的发言人称,目前该研究项目仍处于非常基础的探索阶段,且面临着诸多基础性挑战。
目前,英特尔、IBM及其他厂家都加大了对纳米技术的研发力度。分析人士认为,尽管各大芯片制造商仍将继续使用基于硅材料的制造工艺,但今后有可能采用硅—碳混合性制造技术来增强硅芯片性能。
纳米芯片涌动市场
芯片自诞生以来,就以不断缩小工艺尺寸、不断扩大硅晶圆尺寸来提高集成的晶体管数量,从而提升芯片的性能。这也是各厂商谋求市场优势的重要手段。
今年2月,英特尔公司推出了4款用90纳米工艺批量生产的新型奔腾4处理器(先前代号为Prescott)。有消息称,6月英特尔将推出首款90纳米赛扬处理器。而这也标志着处理器已经跨入了“100纳米至0.1纳米”尺度范围内的纳米时代。
目前,英特尔和德州仪器等芯片制造商除了在90纳米处理器或内存、闪存芯片上先后出货外,均已经开始独立或者联合研发65纳米乃至更小尺寸的制造工艺,并把大规模生产65纳米芯片的日期定在了2005年。
据半导体行业协会(SIA)预测,在四到五代芯片发展之后,大概在2011年前后,今天的制造技术可能将不再能够发现先进的技术。另据《福布斯》预测,在未来的10年中,整个芯片业都将依赖于纳米技术。
2004年,IBM公司与日本东京的Toppan印刷公司合作,准备建造一条生产45纳米处理器的生产线,该生产线将于2007年投产。目前资料显示,该生产线将是世界上最早量产45纳米芯片的生产线。
而最近在北京举行的英特尔信息技术峰会上,英特尔强调了完成22纳米工艺的时间表:2007年45纳米工艺,2009年32纳米工艺,2011年22纳米工艺。
差距越拉越大?
从90纳米到65纳米,从45纳米再到22纳米,芯片正变得越来越小。但对于全球芯片产业而言,随着产品年代的发展,芯片生产的难度不断加大。芯片制造商一直努力提高产品性能,降低产品成本,但这一诉求变得越来越困难。
台积电董事长张忠谋曾分析指出,“从0.13微米至90纳米的量产,其间可能需要更长时间。”事实也正是如此,分析人士指出,实现这些新工艺的成本越来越高,许多厂商难以承担。
同时,对于大部分厂商来说,技术门槛很难一跃而过。在今年2月的国际固态电路会议(ISSCC)上,IBM、英特尔等厂商都表现出了过渡到90纳米工艺后对电流泄漏的担心。英特尔的技术策略总监Paolo Gargini表示:“如果不知道瀑布有多深,大家就会绕道而行;如果水幕只是薄薄一层,大家就会直接穿越它。”但分析人士指出,随着晶体管间连线宽度的继续减小,问题将会变得更为严重。
英特尔的研究人员也表示,芯片制造商在缩小晶体管的技术上将遇到瓶颈,7年以后,芯片制造商就会碰到22纳米的关卡,难以再往下发展,因为电流的干扰会变得更难回避。
纳米技术要在芯片产业上发挥巨大作用,也就意味着晶体管材料需要进行彻底改变,其中碳纳米管以及硅纳米线将成为必然选择。而英特尔由此将再次走到同行的前面。