● 45nm采用了High-K金属栅极技术

    此前我们对CPU工艺进程也有简短的回顾，细心的朋友可能会发现，从90nm工艺开始出现了严重的漏电问题，阻碍了芯片和个人计算机的设计、大小、耗电量、噪声与成本开发。因此，在新一代45nm Penryn处理器采用全新材料制作的45nm晶体管绝缘层和开关闸极，减低晶体管漏电情况。

    其实晶体管就是一种简单的开关装置，可处理电子数据中的0、1组合。处理器就是含有数百万此类通过铜线以特定方式连接在一起的晶体管。而晶体管内部是由源极、漏极、栅电极、栅介质、及硅底层通道。源极是指晶体管中电流产生的部分，它包含涂层硅(doped Si)，漏极是指晶体管中电流流向的部分，这部分与源极一样，都参杂了一些杂质以降低电阻。不过晶体管是绝对对称的，则电流可以从源极流向漏极，也可以从漏极流向源极。栅极电极就是晶体管顶端的区域，其电流的状态决定晶体管是打开还是闭合，传统上栅的制作材料是多晶硅或原子随意排列且不形成网格状结构的硅。栅极介质是位于栅极电极以及沟槽之间一层薄层，目前的数字芯片中晶体管栅介质是由二氧化硅组成，而二氧化硅是绝缘体材料，它的作用是隔绝来自栅极电极的泄漏电流，但如果这个栅介质层太薄其泄漏电流的电量就越大。

    为了降低漏电问题，同时还要提高其性能。Intel采用了High-k的新材料制作晶体管闸极电介质，而且晶体管闸极的电极也搭配了全新的金属材料。这样，经过测试显示，不仅晶体管的性能提升了，同时漏电现象与之前相比也较少了5倍。据了解，制作闸极电介质的材料主要是二氧化硅，因为它具备了很好的易制性，能够减少厚度保持晶体管的整体性能。

    由于High-k闸极电介质和现有硅闸极并不兼容，Intel全新45nm晶体管设计也必须开发新金属闸极材料，目前新金属的细节仍未有消息透露，Intel现阶段尚未说明其金属材料的组合。另与上一代技术相较，Intel45nm制程令晶体管密度提升近2倍，得以增加处理器的晶体管总数或缩小处理器体积，令产品较对手更具竞争力，此外，晶体管开关动作所需电力更低，耗电量减少近30%，内部连接线采用铜线搭配low-k电介质，顺利提升效能并降低耗电量，开关动作速度约加快20%。

    值得注意的是，Intel成功令新一代45nm制程产品的漏电情况降低逾5倍，其中晶体管闸极氧化物漏电量更降低超过10倍，相较上代65nm制程产品，在同一功耗表现下，频率下可提升约20%，或是在同一频率下功耗更低，电池续航力也明显大幅提升。