32納米制程技術是英特爾已經推出并即將大規模投入量產的新的處理器制造技術，它是在已經大獲成功的45納米制程技術的基礎之上，采用第二代高k+金屬柵極晶體管以及第四代應變硅技術，為下一代英特爾Nehalem微體系架構的32納米版本-Westmere處理器的高性能表現奠定基礎。
制程技術
兩年一新
英特爾是首家演示了可正常運行的32納米處理器的公司，并自1989年起一直有條不紊地實現其稱為“Tick-Tock模式”的新產品創新節奏，即每隔一年交替推出新一代的先進制程技術和處理器微體系架構。2005年的P1264 65納米 (Core)已經基本被淘汰，2007年的P1266 45 納米 (Penryn)早已全面普及，2009年就輪到P1268 32 納米 (Westmere)了，之后就是2011年的P1270 22 納米 (IVY Bridge)和2013年的P1272 16 納米。
圖1：英特爾的處理器工藝發展藍圖
而為了完成處理器產品向32nm技術的過渡，英特爾在未來兩年內上馬四座fab芯片生產廠。位于俄勒岡州的D1D芯片廠目前已經投入使用，同樣位于俄勒岡州的D1C芯片廠將于2009年第四季度投入使用。2010年，英特爾將再建兩座制造工廠。位于亞利桑那州的Fab 32生產廠和位于新墨西哥州的Fab 11X生產廠。
圖2：32nm處理器將在這四個工廠生產
技術原理
32納米制成技術是基于45納米技術的改良版本，總體歸納起來組要有以下三點。
第一點
1：32納米制程技術的基礎是第二代高k+金屬柵極晶體管。英特爾對第一代高k+金屬柵極晶體管進行了眾多改進。在45納米制程中，高k電介質的等效氧化層厚度為1.0納米。而在32納米制程中，由于在關鍵層上首次使用沉浸式光刻技術，所以此氧化層的厚度僅為0.9納米，而柵極長度則縮短為30納米。晶體管的柵極間距每兩年縮小0.7倍——32納米制程采用了業內最緊湊的柵極間距（第一代32n m技術將使112.5nm柵極間距）。32納米制程采用了與英特爾45納米制程一樣的置換金屬柵極工藝流程，這樣有利于英特爾充分利用現有的成功工藝。這些改進對于縮小集成電路（IC）尺寸、提高晶體管的性能至關重要。
采用高k+金屬柵極晶體管的32納米制程技術可以幫助設計人員同時優化電路的尺寸和性能。由于氧化層厚度減小，柵極長度縮短，晶體管的性能可以提高22%以上。這些晶體管的驅動電流和柵極長度創造了業內最佳紀錄。
英特爾的第一顆32納米 sram芯片在2007年9月就已經完成，晶體管數量超過19億個，單元面積0.171平方微米，容量291Mb，運行速度4GHz，相對比而言，45nm時代處理器的單元面積是0.346平方微米(AMD的是0.370平方微米)。
圖3：晶體管的柵極間距大幅縮小
第二點
2：32納米技術針對漏電 電流做出了優化。與45納米制程相比，NMOS晶體管的漏電量減少5倍多，PMOS晶體管的漏電量則減少10倍以上。換句話講，根據NMOS、PMOS晶體管泄漏電流和驅動電流的對比，32nm的能效相比45nm會有明顯提高──要么能在同樣的漏電率下提高晶體管速度(14-22%)，要么能在同樣的速度下降低漏電率(5-10倍)。因此由于上述改進，電路的尺寸和性能均可得到顯著優化。
圖4： 32納米技術針對漏電電流做出了優化，提高驅動電流
第三點
3：32納米還采用了第四代應變硅技術，可將晶體管體積縮小大約30%，從而有利于提高晶體管的性能，同時也使得英特爾可以爭取更多的時間和機會進行更多技術創新。
戰略藍圖
Westmere將是率先采用32納米制程技術的處理器系列產品，這種處理器（基于極為成功的代號為的英特爾Nehalem微體系架構）將使現有的微體系架構變得更小、更快、更節能，并且縮小的處理器內核尺寸也將促成將顯卡集成至處理器的多芯片封裝（MCP）。
圖5：首批32納米代號Westmere的處理器
隨著32納米制程技術的快速發展，基于Westmere的英特爾處理器將會迅速進入筆記本電腦、臺式機和服務器市場。根據客戶機發展路線圖，在支持8個軟件線程的45納米英特爾酷睿i7和英特爾酷睿i7至尊版四核處理器之后，英特爾將推出采用32納米技術、代號為Gulftown的處理器，以滿足高端臺式機計算市場的需求。在高性能和主流臺式機市場，除了代號為Lynnfield的45納米處理器（4個核/8個線程）之外，還會出現采用32納米技術、代號為Clarkdale的處理器（雙核/4個線程）——此款處理器將集成顯卡功能。
圖6：Westmere客戶機發展藍圖
在移動計算領域，移動高端市場仍將采用45納米制程技術、代號為Clarksfield的處理器（4個核/8個線程），而高性能和主流市場將會向采用32納米技術、代號為Arrandale的處理器遷移（雙核/4個線程）——此款處理器將在09年第四季度投產。
在所有主要的英特爾至強服務器市場同樣將遷移到32納米制程技術。與在臺式機市場的發布一樣，Clarkdale處理器將會受到“實用型”市場的歡迎。在過不久“高能效”市場（英特爾至強處理器5000系列）將從45納米Nehalem-EP處理器遷移到32納米Westmere處理器。“可擴展”市場（英特爾至強處理器7000系列）也將從45納米Nehalem-EX處理器遷移到32納米Westmere處理器。
圖7：英特爾至強服務器市場同樣將遷移到32納米制程技術
深遠影響
32納米臺式機處理器不僅改進了性能擴展空間，而且縮小了芯片尺寸，這也為處理器具備更高的集成度創造了先決條件。比如在基于Westmere的處理器中，集成顯卡和內存控制器將放在多芯片封裝內的處理器中。在采用32納米處理器硅核的封裝內，顯卡和圖形控制器是一個45納米芯片。在第二代32納米處理器中，南橋芯片也將被包含在內。
這將顛覆人們當前將主流PC視為一個3芯片解決方案的觀念，同時是比對整個產業的格局帶來遠勝于45納米工藝的深遠影響。
32納米近在咫尺
在CPU方面，32納米技術至少要到明年才會全面商用化，但是在聯合并購轉交晶圓工廠之后，AMD的制造工廠合作伙伴格羅方德半導體股份有限公司表示，今年AMD就可以用上32納米，甚至28納米的顯卡芯片制造技術。
不過實際上“競爭”一詞對于AMD來說并不是顯得很恰當，包括顯卡和cpu的最新制程技術都將由GlobalFoundries提供，而實際上后者的客戶遍及歐美，芯片產品包括PC平臺的CPU，顯卡芯片，無線芯片，游戲機以及通信芯片。
做為一家合約型芯片制造商，GlobalFoundries的客戶包括微軟，英偉達，qualcomm等等，該公司制造系統和技術副總裁Tom Sonderman表示，32納米制程技術預計今年在德國的德累斯頓工廠全面就位，2010年將實現全面量產。
看來AMD全身脫出制造端，由技術和資金實力更強的格羅方德半導體股份有限公司來推進先進制程，并保證產能供應的話，應該是一項更不錯的策略措施。
參考資料 >