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CPU“别”铝“恋”铜
超频网站　2001-03-20 14:28:09

　　自CPU诞生以来，芯片制造一直采用的是铝技术。但是，“伴铝”数十载后，CPU上的硅片有了更生机勃勃的“铜伴”———AMD已飞出了胸含铜芯的产品。尽管由于技术实现的难度，此后一段时间铜伴硅和铝伴硅将共存，但从发展趋势来看，铜技术的应用前景非常看好。
　　
　　在CPU芯片上，晶体管之间有微电缆联结，通过该微电缆实现晶体管之间的传导。如果这些微电缆为铜质，我们即称该芯片为采用了铜技术的铜芯片。显然，这里称的铜芯片并非指芯片整体为铜制，而是芯片基体为硅，铜只是附在硅片上，以微电缆的形式联结硅片上的众多晶体管。只是因为微电缆对整个芯片比较重要，所以人们称这样的芯片为铜芯片。在AMD推出铜芯片之前，所有CPU中的这些微电缆均采用铝制电缆，我们惯称为铝芯片。
　　
　　在未来的发展中，芯片上的晶体管将越来越多、越来越小，其间的微电缆也将随之趋向更加细小。同一种材质，电缆越细，其电阻将越大。
　　
　　这样会带来不利影响，一方面较高的电阻将影响芯片的工作效率；另一方面，高电阻将会导致高热的产生，损害芯片，并因产生热而造成CPU的能量损失。因此，电阻小的金属材料会更适宜CPU的发展。相对铝而言，铜就具有很好的物理性能：电阻小、发热量低、导电性强。因此，基于铜技术芯片的CPU更易实现高主频；而且，铜技术芯片还可在性能上使更小的微米工艺容易实现。据测算，在相同的条件下，铜技术芯片的功耗较铝技术芯片的功耗低40%。所以，IBM才敢称，它的SOI技术与铜技术的结合将制造出世界上最快的大规模集成电路芯片LSI。
　　
　　可以说，从电脑问世以来，CPU的铜芯片技术就一直是人们梦寐以求的。早在30年前，从事半导体研究的人们就发现了铜的魅力。
　　
　　但如此魅力却久久未能体现在计算机CPU芯片中，为什么呢？当然是因为存在许多难以克服的困难，而最难的主要在于两点：一是制做工艺难，二是硅易因铜而中毒。
　　
　　铜芯片中的铜微电缆的制作不是将制成的铜线平铺于芯片上，而是通过电镀将铜析到绝缘板上的深槽中。这项工作需要如下的几道工序：先得“挖沟筑坝”，在硅片上拥挤的、数量众多的晶体管间，需为铺铜线的每条路“挖沟筑坝”，通常用钽来做筑坝材料；然后在沟中铺一层均匀而薄的铜床；随后用电镀的方法将铜铺在床上，形成铜线，最后用机械化学的方法将铜线制平。这个过程，处处是困难，仅仅是最后的制平过程即有铜被腐蚀、产生气泡、致使传导的稳定性大幅下降、热量集聚等难以解决的问题。再者，如果铜长期厮守硅，铜原子会侵入硅体，造成硅中毒，失去半导体的特性。这就是虽然科技发展之快，铜芯片却姗姗不露面的主要原因。
　　
　　不过，铜芯片始终是CPU业界矢志不渝的追寻目标。英特尔公司表示将在2001年推出0.13微米工艺的CPU铜技术芯片。而AMD早在今年6月推出的代号为雷鸟的新Athlon处理器中，率先采用了铜技术，使铜技术在CPU领域首先实现产品化。AMD又做了一次先行者，这倒是很符合AMD近一年多来的表现。
　　
　　铜技术无疑将在未来相当长的时间内成为最重要的芯片制造工艺，随着本身的完善和产品化的推进，必将显示出其革命性的光辉。有专家预测，在未来的5年内，我们将能看到基于铜技术的5GHzCPU。

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