摩尔定律能走多远.ppt

1、摩尔定律能走多远无线宽带的实现和英特尔的创新之旅无线宽带的实现和英特尔的创新之旅“摩尔定律摩尔定律”极富产业洞察力的技术预言极富产业洞察力的技术预言戈登戈登戈登戈登 摩尔博士在摩尔博士在摩尔博士在摩尔博士在1965196519651965年作出预测：年作出预测：年作出预测：年作出预测：集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每18181818至至至至24242424个月翻一番个月翻一番个月翻一番个月翻一番每两年晶体管密度翻番每两年晶体管密度翻番0.010.101.00199019952000200520100.5m mm0.35m mm0.25m

2、mm0.18m mm0.13m mm90nm65nm45nm32nm微米PitchPitch间隔间隔晶体管栅极间隔每两年缩小为原来的晶体管栅极间隔每两年缩小为原来的70%，从而晶体管面积缩小从而晶体管面积缩小50%，密度增加，密度增加1倍倍=指甲的长度 头发的宽度 豚草花粉细菌英特尔45纳米晶体管鼻病毒 硅原子2000万 纳米9万 纳米2万 纳米2,000 纳米45 纳米20 纳米0.24 纳米因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级摩尔定律的实现，使我们能以极低的价格获得极高性能的产品英特尔英特尔4545纳米处理器中每个晶体管的价格，纳米处理器中每个晶体管

3、的价格，仅相当于仅相当于19681968年每个晶体管价格的百万分之一年每个晶体管价格的百万分之一如果汽车的价格以同等速率下降，如果汽车的价格以同等速率下降，今天一部新车的价格仅为今天一部新车的价格仅为0.010.01美元美元2007年英特尔45纳米四核处理器含有8亿多个晶体管1971年英特尔第一代微处理器含有2300个晶体管我们是否真的需要这么多的计算和通信能力？我们是否真的需要这么多的计算和通信能力？无线宽带将无处不在无线宽带将无处不在研究人员研究人员服务器、服务器、PCPC手机手机嵌入式设备嵌入式设备大型机大型机很多用户很多用户普遍存在普遍存在普及普及无线宽带无线宽带 每时每刻，渗透到生活

4、的各个角落每时每刻，渗透到生活的各个角落150 150 亿个亿个联网设备联网设备无线宽带意味着海量的数字化信息无线宽带意味着海量的数字化信息一首MP3格式的歌曲文件大小约为3MB相当于2400万个0和1一部高清电影文件大小超过1GB相当于80亿个0和11002003004005001975197519851985199519952004200401955195519651965.17500.2 Billion实现无线宽带需要更多的晶体管实现无线宽带需要更多的晶体管Source:Intel全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量摩尔定律同时推动处理

5、能力提升和功耗降低摩尔定律同时推动处理能力提升和功耗降低晶体管密度：提升晶体管密度：提升2倍倍晶体管切换速度：提升晶体管切换速度：提升20%以上以上晶体管切换功率：降低晶体管切换功率：降低30%以上以上源极源极-漏极漏电功率：降低漏极漏电功率：降低5倍以上倍以上栅极氧化物漏电功率：降低栅极氧化物漏电功率：降低10倍以上倍以上摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？源极源极漏极漏极低阻低阻层层 多晶硅多晶硅栅栅极极二氧化硅二氧化硅姗姗介介质质硅硅衬衬底底源极源极漏极漏极低阻低阻层层多晶硅多晶硅栅栅极极二氧化硅二氧化硅栅栅介介质质硅硅衬衬底底二氧化硅二氧化硅栅介介质变薄，薄，栅极漏极漏电流增加流增加晶

6、体管尺寸缩小，传统技术临近极限晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限高高k k栅技术突破传统，实现革命性创新栅技术突破传统，实现革命性创新低阻层低阻层高高k k栅介质栅介质硅衬底硅衬底工作功能金属工作功能金属采用高采用高采用高采用高-k-k介质和金属栅极材料，是自上世纪介质和金属栅极材料，是自上世纪介质和金属栅极材料，是自上世纪介质和金属栅极材料，是自上世纪6060年代年代年代年代晚期以来晚期以来晚期以来晚期以来,晶体管技术领域最重大的突破。晶体管技术领域最重大的突破。晶体管技术领域最重大的突破。晶体管技术领域最重大的突破。戈登戈登戈登戈登 摩尔摩尔摩尔摩尔技术创新再度捍卫摩尔定律技术创新再度捍卫摩

7、尔定律源极源极漏极漏极低阻低阻层层多晶硅多晶硅栅栅极极二氧化硅二氧化硅栅栅介介质质硅硅衬衬底底源极源极漏极漏极低阻低阻层层金属栅极金属栅极高高K K栅介质栅介质硅硅衬衬底底以二氧化硅为栅介质的传统工艺，难以突破45纳米的极限采用高k栅介质的创新工艺，将使摩尔定律有效性延续至少10年32 nm2009291 MB SRAM第二代高K 栅介质+金属栅极今年，第二代高今年，第二代高K K栅又将如期而至栅又将如期而至晶体管晶体管掩模掩模集成电路集成电路实现摩尔定律的难度到底有多大？实现摩尔定律的难度到底有多大？2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 201020

8、02 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20102002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 201090纳米纳米65纳米纳米45纳米纳米32纳米纳米英特尔即将全面导入英特尔即将全面导入3232纳米技术纳米技术不良品率（对数比例）2年更高的芯片产量今天，英特尔的今天，英特尔的今天，英特尔的今天，英特尔的45454545纳米晶体管制造工艺已经成熟纳米晶体管制造工艺已经成熟纳米晶体管制造工艺已经成熟纳米晶体管制造工艺已经成熟2009200920092009年第四季度，将开始导入新一代的年第四季度，将开始导入新一代的年第四季度，将

9、开始导入新一代的年第四季度，将开始导入新一代的32323232纳米工艺纳米工艺纳米工艺纳米工艺维持摩尔定律，需要掌握所有关键技术维持摩尔定律，需要掌握所有关键技术封装技术掩模技术半导体工艺设计工具产品设计制造流程英特尔的核心竞争优势英特尔的核心竞争优势为制造而专门设计为制造而专门设计工艺与产品设计共同优化工艺与产品设计共同优化迅速提高良品率的能力迅速提高良品率的能力新产品早期量产的能力新产品早期量产的能力TickTickTockTockTickTickTockTockTickTickTockTockTickTickTockTock20052005200620062007200720082008

10、20092009201020102011201120122012硅制程技硅制程技硅制程技硅制程技术术Intel Core微架构微架构Nehalem微架构微架构Sandy Bridge微架构微架构65nm65nm45nm45nm32nm32nmCore 2 DuoPENRYNNEHALEMWESTMERESANDY BRIDGE创新者的旅程：以自我超越为目标创新者的旅程：以自我超越为目标微处理器的微处理器的“钟摆式钟摆式”（Tick-TockTick-Tock）发展：工艺年）发展：工艺年 -架构年架构年在经济衰退中为创新和未来而投资在经济衰退中为创新和未来而投资固定资产增加：财产、工厂、设备（单

11、位：十亿美元）研发（单位：十亿美元）2.53.13.93.84.04.44.85.15.95.81998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 20075.720084.03.46.77.34.73.73.85.9 5.95.01998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 20075.22008Source:Intel为未来投资：为未来投资：7070亿美元建亿美元建3232纳米晶圆厂纳米晶圆厂俄勒冈州D1D（当前）俄勒冈州D1C（2009年第四季度）新墨西哥州Fab 11X（2010年）亚利桑那州Fab 32

12、（2010年）技术更新换代技术更新换代自旋分子光学相位量子？选择性选择性状态变量状态变量B+=单自旋磁畴分子构象制造开发研究90nm200365nm200545nm200732nm200922nm201116nm201311nm2015未来的选择可能会发生变化2020 之后扩展扩展CMOSCMOS场效应管仍是最优的电子逻辑设备场效应管仍是最优的电子逻辑设备布尔、非布尔布尔、非布尔布尔、非布尔布尔、非布尔信息处理信息处理信息处理信息处理摩尔定律：后硅时代仍然有效摩尔定律：后硅时代仍然有效摩尔定律推动无线宽带的最终实现摩尔定律推动无线宽带的最终实现Dont be encumbered by the Dont be encumbered by the past.Go off and do past.Go off and do something wonderful.something wonderful.不要被过去所束缚不要被过去所束缚不要被过去所束缚不要被过去所束缚走出去，走出去，走出去，走出去，创造更美好的成就。创造更美好的成就。创造更美好的成就。创造更美好的成就。鲍勃鲍勃鲍勃鲍勃 诺伊斯（诺伊斯（诺伊斯（诺伊斯（1927199019271990）集成电路发明者集成电路发明者集成电路发明者集成电路发明者英特尔共同创始人英特尔共同创始人英特尔共同创始人英特尔共同创始人