技术解析：芯片技术的领先地位与全新扩展范例

　　马博： 谢谢！大家早上好！我今天这是我第一次到中国来，我感到非常兴奋，也感到非常高兴有机会跟你们谈谈英特尔芯片技术的领先地位和全新的扩展范例。 这是我要今天给你们表达的四个主要的意思，首先英特尔的研发流程将继续遵循摩尔定律，在不远的将来会继续的遵循摩尔定律，英特尔的技术英语在世界的工厂中，英特尔在中国有很多合作和研发，45纳米高k加上金属栅极是最重大的创新。

英特尔将继续坚定不移的让大家享受到摩尔定律带来的益处。这就是我讲的提纲，首先讲讲英特尔芯片研发流程，然后给大家谈谈我们在生产制造方面已经有了什么技术，然后再给大家看看45纳米高k加上金属栅极晶体管，再给大家谈谈我们的技术方案，最后是一个总结。 我在英特尔逻辑技术开发部，在美国的额勒刚州，我们的工作目的是不断的推出新的处理器技术，以便不断的兑现摩尔定律，我们每两年推出处理器技术，把它的尺寸缩小7倍。通过减少尺寸，我们可以把晶体管变得更小，把晶体管变得更小，就降低了晶体管的成本。实际上一个方面是更小的晶体管，还有一个就是说这些使得英特尔开发产品的时候，这些产品能够有更多的晶体管，性能很高。为了履行这个摩尔定律，我们已经在过去35年当中每两年中把芯片中所含的晶体管的数量扩大一倍。

　　马博： 现在，我们谈谈我们的芯片研发流程，我们怎么不断开发出一代一代的新的技术。这个开发流程有三个阶段，一个是研发阶段，我们研究新的技术是外部的一些资源，比如行业协会、大学、投资公司，和供应进行合作，还有和一些国家实验室进行合作，我们还有实力非常强的内部的研究机构，我们研究的目的是探讨各种非常广的想法和可能开发出来的技术，并且确定一些非常有意思的想法，然后进入下一个阶段，就是所谓的开发阶段。 在开发阶段，我们最终选择可以实现的功能，也就是新的处理器技术当中可以实现的功能，一旦这些功能确定以后，我们就进行工作，把这些功能放到一起，把他放到处理器种，这个工作就是英特尔的逻辑技术开发部做的，我就是这个部的。研发的第三个阶段就是生产阶段，在这个阶段，我们把新一代的技术进行大批量的生产，有很多的工厂，这些工厂分别位于美国、爱尔兰和以色列。 英特尔的芯片研发流程不断的推出新的技术，每个阶段都会有新的技术，现在英特尔的65纳米的技术实际上正在大量的量产，量产已经有一年半以上的时间了，45纳米的技术正在从开发阶段转向生产阶段，正在向量产阶段转变。32纳米的技术刚刚完成了从研究阶段，已经处于全面开发阶段，今天我们组建的研究部门，正在探讨金奖来的22纳米的技术，正在探讨各种可能性。 我这个部门是英特尔的生产制造部门，包括英特尔的各个工厂和测试中心，这个方面讲的是我们这些经营厂和封装厂的位置，比如北美、爱尔兰和一系列，比如最新的68纳米的工厂在大连，这个工厂将在2010年正式生产出产品。

　　马博： 大家看我们在哥斯达黎加，还有东南亚地区的一些测试各封装厂。英特尔在中国有着非常大的研发和生产能力，这包括首先我们和大学合作，这里我们和很多的中国大学进行合作，包括这个幻灯片中列了一些大学，我们还有三个不同的研发集团在中国，一个是在北京，另外两个是在上海。上海的两个中心是有关软件封装技术和闪存设计的。在目前我们在中国有两个测试封装厂，一个在上海，还有一个在成都，还有大连的晶元厂在2010年投产。 现在我来谈一谈已经在整个英特尔内部工厂正在使用的技术，这张表格总结了英特尔的五代的逻辑技术，左边开始是130纳米的技术，这个130纳米我把它称之为P860技术，这个技术是在2001年开始生产的，一直到最右边，最右边是P1268，这就是即将到来的32纳米的技术，现在是在2009年我们计划进行生产。我们晶元的尺寸又回到篮球P860，130纳米开始的，我们继续生产200和300纳米的技术，从那以后我们所有新的逻辑技术都是在300纳米的晶元上进行开发和生产的。 现在，我想给大家放一些片子，来介绍前三个技术，就是已经量产一段时间的前三个技术给大家介绍一下。这个130的逻辑技术左边是晶体管的一个界面，纳米的栅极和70纳米长，这个晶体管有一个氧化层，这个晶体管用了1.5纳米的栅极氧化层，右边是铜的互联的界面，这个技术我们有六个铜层，铜层周围有一些定义值。下一代90纳米这块，我们把纳米栅极长度缩短了50纳米，氧化层是1.2纳米，我们还有NSI支持低电阻，在这代上英特尔推出了一个完全崭新的行业中的发明，就是所谓的异面硅技术，这个可以改进提高晶体管的性能。这是90纳米互联的横界面，现在从六层的铜互联层增加到七层，我们也是第一个推出了掺碳的氧化物，以便降低互联性能，降低功耗。 现在给大家介绍一下65纳米的晶体管，我们计划把栅极长度缩短到35纳米，在这个技术上，英特尔第一次没有把纳米上的氧化层进一步的缩短，还是用1.2纳米以便减少栅极的漏电。但是在我谈45纳米技术的时候，还会有关谈1.2纳米缩短的问题。这是英特尔第二大的SIEG的异面硅，这个技术使得我们生产出的晶体管在行业保持领先地位，这是这个技术纳米互联的界面，我们的铜层从七层扩大到八层，我们继续用CBU，主要是DK的控制层，我们的从原来的SIGE变成SICN，以便进一步降低线的电容。 在英特尔我们有很多各种各样的产品量产了，也就是65纳米的技术生产了很多不同的产品，这只是列了其中的一些产品，有单核的产品，还有四核的产品，用纳米技术生产了很多的产品，英特尔的量产是2005年10月份开始的。65纳米的产品，在开发阶段，对于任何新的处理技术的开发阶段，开发工程技术人员做了很多的努力来进行改进，来缩短密度。

　　马博： 这样就能够生产很多的芯片，这张图讲的就是曲线的密度不断的减少。这里我给大家展示前两个逻辑技术，0.13微米和90纳米，这里展示了随着时间的推移，曲线密度不断降低，的直到达到我们需要的低的曲线密度，只有这些采用量产。下面，我介绍一下我们的工作流程，以免把曲线密度降低，这是我们推进最快的技术，就是65纳米的技术现在是英特尔的产品最多的一个技术。英特尔也想很快的过渡，从老一代处理器向新一代的流程速度快一点，以便来实现好的功耗的方面的好处，这张图讲的是我们如何把我们95纳米，一直到65纳米的过渡有多快，我们在去年第三季度实现跨代，从那一个英特尔就在出更多的产品越来越多的是65纳米的，更少的技术采用95纳米生产CPU，并不是说95纳米的处理器会消失，95纳米的还是非常重要的技术，我们现在正在生产一些芯片组的产品，2006年英特尔生产了7000多万个65纳米的技术。英特尔是从2005年10月开始发行65纳米的处理器，这个领先业界一年多，到2006年年底英特尔一共发育了7000多万个65纳米的处理器，现在英特尔有三家可以批量发育65纳米300毫米的处理器的工厂。 我再给大家看看刚才的表格，就是45纳米的技术，内部称之为P1266，这里我想给大家描述一下，或者是总结一下45纳米从老的65纳米技术过渡过来给产品带来什么样的好处。首先，晶体管更小了，我们可以在一个特定的区域，能够容纳晶体管的数量扩大一倍，晶体管的密度提高了，密度提高了，可以进一步的缩小尺寸，就意味着成本降低了，或者是增加产品上晶体管的数量，以便提高产品的性能。第二个好处，就是说我们减少了切换电源功耗，在晶体管尺寸变小以后，它的电容就会减少，它消耗的功耗就会降低，开关的时候功耗越低。45纳米的技术，我们把晶体管的切换电源功耗降低了大概30％。下面一个好处，就是晶体管切换的速度比前一代产品提高至少20％，电路的设计人员可能希望漏电少一点，因此在这些应用当中，如果在这些应用当中速度不那么重要的话，新一代的晶体管可以把电源漏电率降低超过5倍。最后，因为我们已经从老一代氧化层，用了高K的，我们可以进一步降低氧化层的漏电10倍。因此，这个技术漏电方面性能的改善是非常关键的，尤其对于提高能效方面是非常关键的技术。这些性能和漏电性能的提高，如果不是有高K加上金属栅极的技术是不可能实现的。 因此，现在给大家谈谈高k加金属栅极的晶体管有什么变化。在幻灯片的左右我给大家展示了标准的晶体管的架构，这是我们行业使用这个基本的架构已经使用了将近40年的时间了，我们把这个尺寸降低了，但是晶体管基本的部分还是没有什么变化，就是40年没有什么变化。从下面开始，硅的基层在这块有些距离，我们在这之上，我们有一个非常薄的二氧化硅，栅极氧化层，然后在氧化层上有多晶硅栅极，因为现在的这方面的技术是NMOS或者是PMOS的技术，因此他就需要两类晶体管。传统的晶体管是通过实施不同的（英文），在氧化层上，也就是对NMOS用（英文），归PMOS用（英文），这就给多晶硅栅极提供他需要的属性和功能。最后，在上面还有一个电阻层。 现在给大家讲讲高k加金属栅极的晶体管，首先我们把这个变成高k加金属栅极，大家不是很熟悉这个材料，我给大家展示一个图，这个材料是什么，除了改了栅极绝缘层以外，我们还改变了栅极的电阻，我们不再用（英文），我们需要使用一些金属材料来改进漏电的功能。就像标准的晶体管架构一样需要两种类型的栅极，（英文）和（英文），在高k加金属栅极方面，我们也需要两种类型的材料，一个类型的金属对于NMOS晶体管，对于PMOS还有另外一个材料，另外我们还加上一个电阻层。

　　马博： 高k加金属栅极性能非常好，并且降低漏电情况，可以保证我们摩尔定律继续推进。 下面，给大家介绍一下各种不同的改变带来什么好处，给大家介绍一下金属栅极的情况，今天我们讲到了金属的材料，可以帮助我们极域的面积增加，可以帮助我们使用高k的晶体管，非常好。因为高k的材料是非常好的，你可以使一些非常少的材料实现同样的导体的情况效果。而且低漏电率也比较好的能够实现。我们把他组合起来，高k电极加上我们的电流，电流的推动量会更加多。另外，我刚才讲到了有些电路并不需要这样的晶体管，但是需要漏电率降低，这样的话，我们通过他也可以降低5％以上。另外，栅极氧化层的漏电率也降低了至少10倍以上。 下面，我给大家再介绍一下放大非常多倍的一个图，大家看底下是硅沉底，你们很快可以看出很多小的点，这些点就是单独的不用的不同的硅的材料，大家可以看到他多么薄，多么小。另外，这个黑色的段是高k电极，上面是金属栅极。我要强调的是这并不是实验室的设备，也不是资源性的，英特尔公司我们自己做出了一个完全的集成化的45纳米的CMOS工艺，这个设备告诉我们高性能是非常好的，而且低漏电率，同时满足可靠性的要求，可以大量的批量生产。在我们谁前结果以后，我们也给英特尔的歌登摩尔先生介绍了一下，他有很高度的平台，就是高k加金属栅极是过晶硅的升级，是晶体管一个最重大的变革和突破。 英特尔公司在90年代中期的时候就认识到氧化硅是非常难以做的，因此很多的情况会有漏电的情况，因此我们注意到我们氧化硅使用的材料日子已经不多了，因此我们采用了高k的材料，2003年我们公布了第一个研究论文，我们在行业推出了最高性能的高k的金属栅极晶体管，这就是晶体管的曲线图。这是2003年10月份公布的，同时当时是性能最高的晶体管，第一次使用高k加金属栅极的技术。我们再讲讲早一些的研究结果，进一步应用到45纳米的芯片证明是不是完全集成，我们这次使用45纳米的CM的芯片，这是我们迈出第一步，证明这种模块化的技术是非常可行的。我们如果设计出来一个产品，我们的处理器的研发在很早以前，就研发出来了这个工作，因此我们实现了这个成就，提前一年就实现了。那是2006年1月的时候推出的。当时，我们使用的153兆的密度，同时微米单元是0.346，而且超过10个晶体管，所有的流程工艺都是融合了45纳米的可靠性，而且包括高k加金属栅极。 这张图给大家介绍英特尔公司在不断的扩展它的密度，现在已经有了七代的发展，我们一直是持续的不断的扩展，也就是每两年就提高0.5倍，每两年新一代的产品就提高0.5倍。从45纳米的技术，大家看这是我们一些内存单元，大家看这45纳米的英特尔酷睿2处理器家族。大家可能早些时候听到的英特尔公司在我们论坛中已经讲到了，我们有两个非常独一无二的45纳米的CPU的设计，现在已经给大家在系统中做出了一些现实的展示，昨天早上现场演示的时候，左边是（英文）Penryn，还有至强处理器，还有很多的都用这样的设计，笔记本和台式机都会使用他。

　　马博： 刚才有同事介绍了第二个新的设计，称之为（英文），也是45纳米英特尔的超低功耗的设计，主要是用于因特网和超便携的笔记本电脑。 我早些时候讲到了我们研发团队不断的努力，不断的提升它的密度，同时减少它的缺陷，这个图给大家介绍了我们前几代的情况。下面给大家介绍一下我们做的进展，在45纳米的产品做的进展，我们在两年之内密度会不断的减少，有这个趋势，而且45纳米技术将于2007年下半年投产。45纳米技术现在在额勒刚州的工厂在制造，同时我们也做一些早期的生产。因此，我们第一部分是这个工厂制造，下一个工厂是在亚利桑州，还有一个是以色列的工厂，我们第四个工厂马上要投产的是（英文），是在新墨西哥州，在2008年下半年投产。有了这四个厂，我们就可以高批量的进行生产，并且交货。 总结一下45纳米的情况，英特尔公司通过开发45纳米的高k加金属栅极晶体管，在晶体管管理方面取得重大的突破。另外，我们已经是这些创新的高k加金属栅极制造出了45纳米的微处理器。另外，英特尔公司的45纳米的产品将会在今年下半年进行产，英特尔公司将继续在占据行业领先的地位。下面，我给大家放一个简单的录像，给大家介绍45纳米的技术。下面给大家介绍一些英特尔公司的天才的研发团队，我们非常高兴和他们合作开发非常好的高k加金属栅极技术。 下面，给大家介绍一下今后英特尔公司探索的技术的取向，一个非常好的技术就是光刻技术，这个图给大家介绍了进一步减少尺寸的研发工作的进展。大家看这个光刻技术，因为我们扩展速度已经有非常快的过程，大家看到在80年代的时候，当时我们光刻的波长是比较大的，但是现在已经有了65和45纳米的技术以后，我们现在的特点，使用的波长就非常小了。45纳米只是193纳的波长。另外，我们有一些提升技术，光的接近技术，还有使用了其他的研磨技术。 下面，我们看看32纳米技术中，我们将使用同样的提升技术，但是我们还要使用一些新的技术，有的是把纳米侵入式的光刻技术，侵入到水中，我们还要使用193纳米的技术。我们在往前看，我们正在做出计划希望继续扩展193纳米的光刻波长，今后超出32纳米以后的产品要使用，同时革命性的技术，我们英特尔公司的探索，就是使用所谓的超紫外线的光刻技术，大家知道有了超紫外线的光刻技术，我们的波长193纳米就会降到13纳米，可以是大大的革命性的提升。英特尔公司一直有一个非常好的超紫外线的光刻研究中心，它是在美国，我们通过研发，开发出专门的超紫外线研磨，我们做第一次的测试，希望工作流程能够进一步的优化，在今后加以使用。 此外，我们除了光刻，我们还有三门晶体管的研究，这是一个设想，就是使用这种三门的晶体管，三门晶体管也就脱离了原来的通道是不一样的，现在大家看有三方面，在硅的通道上有这样三侧，都有完全的通道。另外，我们可以看小的不同的硅点，硅的墙，晶体管的栅墙在晶体管的三侧，通道可以完全耗尽，可以降低漏电率。另外一个晶体管的探讨的方法，就是使用这种量子井的晶体管，这是英特尔公司使用量子井晶体管。

　　马博： 我们现在有各种不同的才小，加强电子的移动性，在这方面电子移动性大大的高于以前的硅，这样可以帮助我们提高性能，同时降低运行的功耗。 当然，我们也是把重点放在晶体管的研发上，还有光刻技术上，但是我们还要强调互连性也是非常重要的，还有密度，我们做了很多的研究，现在很多的研究是在研究互联性。同时，过去我们几代使用铜，但是这个铜本身是加入不同的阻碍层，有很多的阻碍层，现在我们使用一些物理的气象沉积阻碍层，当你使用物理气象沉积阻碍层的话，它可能是非常厚，而且非常不均匀。一个新的技术非常令人激动，就是使用原子层的沉积阻碍用，我们使用了独一无二的统一一致的阻碍层，非常均匀一致，这就是我们做的一些研究工作。 再展望未来，我们有新的标准的晶体管，我们使用探纳米管的互联，或者是作为相互连接器，这是非常值得关注的，它有非常好的导电的特性，而且电阻比较低，但是面临一个挑战，就是怎么样把它排列在一个非常规则的图案下。但是，我们已经做了一些工作，怎么把探纳米管进行整齐的排列，看看情况怎么样。 下面，我总结一下我的发言内容，首先英特尔公司有独一无二的优势，因为我们确实可以控制关键的我们所谓的技术，这样能够向市场提供一些最好的技术，我们有流程技术，处理器流程，还有设计工具，还有高技术的研磨，还有封装技术，还有非常好的生产能力，所有这些可以帮助我们创造出最好的产品。

　　马博： 只有英特尔公司一致的、非常可靠的以两年为周期准时推出新的产品，新的技术，而且给我们的行业带来非常大的好处，还有提升性能，降低成本，降低功耗。但是，我想强调指出的是扩展能力，确实现在在过去十年中已经做了一些改变，已经不是那些简单的通过扩展降低横向的和纵向的情况，我们现在进入这么一个新的时代，不仅仅是尺寸从纵向横向来讲，同时在材料中和结构上要做一些突破、改革，在过去七到八年中我们做了很多的工作，我们原来是搞铜和低k，然后是异面硅，然后进入高k和金属栅极。原来是铜和低k，推出异面硅，今天讲的高k和金属栅极是革命性的突破。但是，很多小的需求，小的结构的改变，确实通过我们不断的创新实现的，我们研究团队使用很多不同的技术选择，有些技术也是得到了我们的使用，而且成功的应用到我们制作方面的技术上去。 因此，最后我想说，我主要想向大家记住的信息，就是英特尔公司研发流程将会继续遵循摩尔定律不断的前进，英特尔会引导遍布全球的工厂中，英特尔在中国也会有众多的投资。另外45纳米高k加金属栅极是最大的一种创新，英特尔将坚定不移支持开发部门开发新的技术，让我们的客户享受到遵循摩尔定律最大的益处。再次感谢诸位！