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[導讀]IBM芯片設計取得重大突破 回首十年創(chuàng)新演進

    IBM日前宣布了一項芯片設計領域重大的突破——“Airgap”,這一技術是IBM實驗室十年芯片創(chuàng)新歷史中一個具有歷史意義的突破。憑借新的材料和設計架構,IBM實驗室不斷地制造出尺寸更小、功能更強、能效更高的芯片,這些創(chuàng)新成果對IT業(yè)界產生了重要的影響。 

  IBM具有開創(chuàng)性的工作開始于1997年在整個行業(yè)中采用銅線取代鋁線進行布線,這一創(chuàng)新使電流阻抗立即下降了35%,同時芯片性能提高了15%。 

  從此,IBM的科學家們一直沿著摩爾定律的軌道持續(xù)不斷地推動性能的提升。以下是從IBM實驗室過去十年間的幾十項創(chuàng)新中抽取的十大芯片突破成果: 

  1.銅芯片(Copper),1997年9月——出于很多技術原因,大多數(shù)人認為在芯片中取代鋁線布線基本不可能。但IBM的工作小組克服了這些技術問題,很快地將銅線投入到生產中,其結果使芯片性能立刻得到提高?,F(xiàn)在,IBM的開創(chuàng)性技術仍然是行業(yè)的標準。 

  2.絕緣硅(SOI),1998年8月——絕緣硅(Silicon on Insulator)技術通過在現(xiàn)代芯片上絕緣隔離數(shù)以百萬計的晶體管,從而實現(xiàn)了功耗的降低和性能的提高。在IBM開發(fā)出這項技術前,半導體行業(yè)對絕緣硅技術的研究已經進行了15年。 

  3.應變硅(Strained Silicon),2001年6月——該項技術可以拉伸芯片內的材料,降低阻抗和加快電子流過晶體管的速度,從而提高性能和降低功耗。 

  4.雙內核微處理器(Dual-Core Microprocessors),2001年10月——全球第一個雙內核微處理器POWER4作為Regatta的一部分發(fā)布,Regatta是一款System p服務器,是當時世界上功能最強大的服務器。自此兩年多以后——對于技術行業(yè)這是一個漫長的時間,我們的第一個競爭對手才將雙內核芯片投放市場。 

  5.浸沒式光刻(Immersion Lithography ),2004年12月——IBM宣布在全球首次采用這項新的制造技術,即可以使芯片尺寸可以做得更小的技術,來生產商用微處理器。 

  6.冷凍硅鍺芯片(Frozen SiGe Chip),2006年6月——上世紀90年代,IBM首次采用硅鍺(SiGe)取代了更加昂貴和不穩(wěn)定的材料,制造出了尺寸更小、速度更快和成本更低的芯片,這使IBM開始向經營無線產品,如移動電話和路由器的公司銷售芯片。去年,IBM通過與NASA提供支持的Georgia科技公司合作,又突破了硅鍺技術的限制,向全球展示了第一款能夠在500GHz頻率以上工作的硅基芯片——通過將芯片冷凍到接近絕對零度來實現(xiàn)。 

  7.高電介質(High-k),2007年1月——IBM宣布推出一種解決方案來解決業(yè)界最頭痛的問題之一,即晶體管電流泄漏問題。通過采用新的材料,IBM將制造出具有“高電介質金屬門(High-k metal gates)”的芯片,從而使產品的性能更好、尺寸更小、能源效率更高。 

  8.嵌入式動態(tài)隨機訪問存儲器(eDRAM),2007年2月——通過在微處理器芯片上采用創(chuàng)新的新型快速動態(tài)隨機訪問存儲器(DRAM)取代靜態(tài)存儲器(SRAM),IBM能夠實現(xiàn)三倍以上容量的嵌入式內存,并使性能得到極大提高。 

  9.三維芯片堆疊(3-D Chip Stacking),2007年4月——IBM宣布采用“穿透硅通道(through-silicon vias)”技術制造三維芯片,穿透硅通道使半導體可以垂直疊放,而原來只能接近水平依次排放,這樣就可以將關鍵線路路徑的長度縮短最高達1000倍。 

  10.Airgap,2007年5月——使用“自組裝”納米技術,IBM在Power架構的微處理器內數(shù)英里長的線路之間創(chuàng)造出一種真空狀態(tài),這樣就減少了不必要的電容,提高了性能和能源效率。
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