Intel hat bereits Anfang Januar im Prozessentwicklungs-Labor in Hillsboro/Oregon erste funktionierende Testchips im 45-nm-Prozess (P1266) fertig gestellt. Dies berichtete Intels Entwicklungsleiter Mark Bohr in einer Telefonkonferenz. Der wichtigste Teil des auf 300-mm-Wafer gefertigten "Shuttle"-Testchips ist ein SRAM mit über einer Milliarde Transistoren und der Kapazität von 153 MBit, dessen Zellen mit 0,346 μm2 nur noch halb so groß sind wie die im aktuellen 65-nm-Prozess (P1264).
Das Marschziel sind bedeutende Verbesserungen der Leistungsfähigkeit und des Stromverbrauchs von CPUs im Vergleich zur erst vor ein paar Monaten angelaufenen 65-nm-Serienproduktion zu erreichen. Je nach Konstruktionsziel können die Chip-Designer mit der neuen Prozesstechnik entweder die Schaltgeschwindigkeit der Transistoren um über 20 Prozent steigern oder die Verluste durch Leckströme um den Faktor 5 senken. Der aktive Energiebedarf zum Umschalten der Transistoren falle um mehr als 30 Prozent, prognostizierte Bohr.
Neben SRAMs hat Intel auf dem insgesamt über 600 mm2 großen Testchip auch PROMs, High Speed Register Files, I/O-Schaltkreise, PLLs und diverse diskrete Strukturen aufgebracht. Damit seien wesentliche Vorarbeiten für die Integration in 45-nm-CPUs geleistet, erklärte Bohr. Wichtige Produktions- und Testparameter ließen sich auch nahtlos auf die Fertigung der Logikschaltungen übernehmen. Unter anderem erhalte Intel durch diese Testobjekte sichere Daten über Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Fertigungsausbeute des Herstellprozesses.
300-mm-Wafer mit Shuttle-Testchips für die 45-nm-Produktionstechnik [Klicken für vergrößerte Ansicht]
"Kein anderes Unternehmen ist beim 45-nm-Prozess so weit wie wir, warf sich Bohr, Senior Fellow aus Intels Oregoner Forschungsstätte, in die Brust. CPUs aus dieser Produktion werden Chips aus den derzeit modernsten 65-nm-Fabriken (von denen Intel gerade erst die zweite in Betrieb genommen hat) bei der Transistordichte um rund das Doppelte übertreffen, verhieß Bohr.
Aufgrund dieses Meilensteins glaubt sich Intel in der Lage, schon ab der zweiten Jahreshälfte 2007 Prozessoren in der neuen Fertigungstechnik herstellen zu können. Das entspricht der Tradition, denn bislang lag bei neuen Prozesstechniken von der Fertigung der ersten Testchips bis zur Aufnahme der CPU-Produktion immer ein Zeitraum von etwa eineinhalb Jahren. So stellte Mark Bohr die 65-nm-Technik im November 2003 vor.
Mit welchen Kniffen und Techniken die Tüftler in Hillsboro die neue Produktionstechnik so weit gebracht haben, dazu hüllt sich Intel derzeit noch weitgehend in Schweigen. Klar ist nur, dass weiterhin 193-nm-Lithographie verwendet wird (den ursprünglichen Plan zum Umstieg auf 154 nm hatte Intel vor zwei Jahren verworfen). Auch die von IBM und AMD verwendete SOI-Technik kommt laut Bohr weiterhin nicht zum Einsatz, es bleibt beim "Bulk silicon". Er machte aber keine Angaben dazu, ob bei der Formation der Transistoren etwa neue Materialen angewandt werden. Experten bezweifeln dies eher.
Als sicher gilt aber, dass erneut "gestrecktes Silizium" (strained silicon) eingesetzt wird, um die Beweglichkeit der Ladungsträger zu erhöhen. Diese Technik, bei der die Abstände im Elektronengitter des Silizium durch Kontakt mit einer Silizium-Germanium-Schicht geringfügig vergrößert werden, wird schon im 65-nm-Prozess verwendet. Sie erlaubt höhere Schaltgeschwindigkeiten, ohne ganz neue Materialarten einzubringen oder die physischen Dimensionen der Gatter wesentlich zu verändern (beides bringt beispielsweise Unsicherheiten im Leckstrom-Verhalten mit sich).
Die vor wenigen Tagen fabrizierten SRAMs sind mit einer Chipfläche von 119 mm2 geringfügig größer als vergleichbare Testvehikel vorangegangener Produktionsgenerationen. Die ersten SRAMs in 65-nm-Technik zeigte der heutige Intel-Chef Otellini auf dem Herbst-IDF 2003. Sie verfügten über 70 MBit Kapazität und maßen 110 mm2. Die 90-nm-Muster vom Februar 2002 speicherten 50 MBit und waren 109 mm2 groß.
Wie schon bei der aktuellen 65-nm-Produktion werden auch die ersten 45-nm-Serienprodukte aus Intels D1D-Fabrik in Hillsboro kommen. Danach sollen die derzeit in Vorbereitung befindlichen Fab 32 in Arizona und Fab 28 in Israel starten. Über die 45-nm-Prozessoren hinaus bastelt Intel auch schon an der darauf folgenden Generation. Die Prozesstechnik für eine 32-nm-Herstellung sei in Entwicklung, erklärte Bohr. Ab der zweiten Jahreshälfte 2009 rechnet er mit der Serienreife.
