深度解析Intel下一代移动处理器Penryn

    在解读High-K材料之前，先得简单介绍一下处理器制程的含义。所谓的90nm、65nm以及45nm实际上指的是处理器上晶体管的尺寸。显然，采用的制程越小，在不增加芯片面积的情况下，能增加的晶体管数量越多。处理器的晶体管就是超小型开关，负责开启和关闭晶体管。随着晶体管数量的增加，晶体管中负责阻挡或让电流通过的开关门极变窄，晶体管开启与关闭的速度会加快，可以提高使用晶体管的线路的速度上限，使处理器拥有更快的运算速度。同时随着晶体管尺寸的缩小，每颗晶体管的单位成本也有所降低。因此，对于处理器制造商而言，更低的制程意味着可以生产出性能更高、价格更低的产品。

    不过，在处理器上采用更低的制程并非一帆风顺。为隔离晶体管门极和电流流动的通路，处理器制造商采用了一种称为门极电介质的绝缘层。

    在过去的40年内，由于二氧化硅具有易制性，且能够减少厚度以持续改善晶体管的效能，它一直作为制作门极电介质当仁不让的材料。随着处理器制程的不断降低，这层由以二氧化硅为主的绝缘层变得越来越薄。比如在Intel采用65nm制程时，已把二氧化硅门极电介质厚度降低到1.2nm，只相当于5层原子的厚度。可想而知，如果门极电介质的厚度进一步减少，绝缘效果肯定会大打折扣，门极电介质的漏电将无可避免地增加。何况当晶体管缩到原子大小尺寸时，耗电和散热会进一步增加，导致处理器功耗增加，既浪费能源又会产生不必要的热量。对笔记本电脑而言，这样的情形将是致命的。

    为此，Intel开发了这种名为“High-K”材料的门极电介质，主要成分是含有铪元素的物质。“High-K” 门极电介质能有效的改善电晶体耗电量，降低处理器功耗——因此用户依然可以采用相同的散热装置获得更强大的性能。据Intel介绍，应用该材料的笔记本电脑处理器性能将会提高20％，而漏电现象则减少五倍以上。由于High-K门极电介质和现有硅门极并不相容，Intel必须开发新金属门极材料，由于新金属的细节仍是商业机密，Intel并没有说明其金属材料的组合。

    有了这两项新材料，Intel的45nm制程可谓高枕无忧。而这两项材料都会在Intel的下一代处理器酷睿2、Core 2 Quad、Xeon等系列上采用。凭借着更为先进的45nm工艺，Intel的新一代处理器频率会进一步提高，二级缓存甚至能达到12MB。