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ISSCC 2000年年会宣布1000MHz微处理器诞生

导读:
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最近在美国旧金山举行的国际固体电路会议ISSCC*,将集中介绍在过去一年里研究成功的首批电路。按照该行业目前通常开发的进度,在这些研究成果中具有重要商业价值的器件,可能在下一年宣告产品上市。

微处理器

---- 在2000年这个千禧年份,1GHz时钟频率器件的出现看来是比较适宜的,因此有三篇文章介绍这样的成果:一种是Alpha,一种是PowerPC,另一种是IA-32 ( Pentium )。晶体管的数量正在接近亿只(参看附图)。

---- 介绍Alpha的作者来自Alpha处理器公司(位于麻塞诸塞州的Boxboro),Compaq计算机公司(位于麻塞诸塞州的Shrewsbury),和韩国三星公司。所介绍的Alpha处理器是将现在的Alpha处理器转移到具有七层金属化层的0.18-μm新工艺上去。制成的样品耗散功率可达65 W,采用空气冷却。文中还介绍了在连接线方面需要采取的措施,以便使器件的时钟频率提高到千兆赫以上。

 
图:0.18 u m工艺技术的微处理器,集成的晶体管数目接近亿只。

---- IBM(位于德克萨斯州的Austin和位于纽约州的Yorktown Heights)介绍的是千兆赫的64-位PowerPC芯片,是用0.22μm六层铜金属化层制成的。频率的提高是由于采用动态线路和采用铜作连接线的材料。

---- Intel公司(位于美国俄列冈州的Hillsboro)介绍的千兆赫Pentium芯片,仍然没有采用铜连接线,而是采用低k介质材料作栅极的介质,并且对连接线的截面高宽比进行了优化。此外对时序设计进行了仔细的优化也起了作用。Intel宣称设计上的改进还有余地,因此暂时还可以不采用铜。铁电存储器

---- 今年在存储器方面的最大进步出自铁电RAM,会上有四篇文章是关于铁电存储器的。长时期以来,低集成度的铁电存储器一直是实验室中的珍品,并且被寄予厚望,认为可以实现不丢失的千兆位存储(即不需要刷新的“DRAM”,即使断电了存储的数据也不会丢失);但是这个希望一直是可望而不可及。

---- 位于韩国Yongin的三星公司,在这方面终于迈出了一大步。他们在文章中介绍了一个4兆位的FeRAM,采用的工艺是0.4μm的CMOS工艺,和两层金属化层。单元结构由一个晶体管和一个电容器组成,面积为4μm 2。

----此存储器的位线的电压是固定的标准电压,作为读出时估算电荷之用。这样由于可以检测出较小数量的剩余电荷,从而提高了存储数据的持久性。

----此测试样品的另一个特点是它的断电保护线路,可以防止在断电的情况下破坏性的读出。对如此细节都能这样周到地考虑,说明产品的正式开发也已经在进行,不是只停留在物理实验的阶段。

----位于日本Samagihara的NEC公司,介绍了一项更为专用的FeRAM,但是也同样是在朝着产品的目标努力。它是一只打算用于智能卡控制器的128K位存储器单元。具有可以读出128次的耐久性,和能够适应宽广的供电电压范围的能力,说明此开发项目距离生产的日期已经不远。

----另外一篇由日本和美国作者共同撰写的文章讨论了铁电存储器的发展前景,讨论了有关器件物理的问题,介绍了一些比较领先的研究成果,例如达到接近永久的不丢失性,以及将电容器缩小到了0.04μm2等研究成果。

快闪存储器

----在未来的一段时期内对于大多数的应用,快闪存储器仍然可能是不丢失性存储器中的最佳选择。预计会议以后不久,日本的东芝微电子公司就会宣布32兆位快闪存储器的上市。

----该产品的电源电压为1.8V,读取时间为90ns。单元面积为0.49μm2。集成度大约为NEC公司的4兆位FeRAM的8倍。集成度的提高可能主要是由于采用了0.25μm工艺的缘故。0.25μm的栅极长度,并且采用了内部自建的编程电压,使该器件的编程时间降至2μs/每字节。

嵌入式DRAM

----对嵌入式DRAM的开发正在投入越来越多的精力。尽管如此,一直到现在两种工艺仍然格格不入,对于逻辑线路工艺来说,存储器工艺仍然是个“外来户”。为了减小片间存储的等待时间,正在化较多的力量解决内部的延迟。

----这次会议上值得一提的文章也是出自韩国的三星公司。文中介绍的嵌入式双端口DRAM宏单元,由于采用了隔行扫描存取时间下降至8ns。可以隔行存取的双端口单元,即使是对于无关的序列,存取时间也只有逐行扫描的1.8倍。该宏单元可产生2至32兆位的嵌入式RAM。

信号处理器

----近来信号处理器的研究,主要受到对于功率消耗十分敏感的应用的推动,例如手持蜂窝电话和助听器等。这种倾向在这次ISSCC会议上也有所反映。美国加州伯克莱大学介绍的基带处理器,工作电压为1V,可以将目前手机消耗的功率降低至原来的八分之一,数据传输速率可以达到384k位/秒。该器件包含有一个微处理器和若干个具有专门功能的单元。是用0.25μmCMOS工艺技术制成的,单元的面积为5.2×6.7mm。
来源:今日电子   作者:Rodney Myrvaagnes   2006/9/25 20:58:00
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