过去30多年来，摩尔定律一直准确地预测晶片内含的电晶体数量每2年就会增加一倍。这种扩增速度造就出呈指数性爆增的效能，促使全世界的商业与生活模式迈向电脑化，主导目前的经济体系。

这一波成长曲线中的下一个成长波段将是90奈米(nm)的制程技术。以目前业界的发展现况，晶片大厂英特尔已将这项技术导入无线通讯、乙太网路、光学以及网路处理器等解决方案。本文将介绍90奈米制程如何加速运算与通讯的汇整，以及英特尔针对晶片开发的各种整合型、高效能通讯功能如何打造出各种全新的应用特色。

针对90奈米(nm)的制程技术，英特尔加入许多针对通讯进行非常好的化的功能，并透过制程的整合，将某些类比功能融入90奈米数位CMOS制程中。这对通讯制造商而言是绝对正面的消息，因为整合运算与通讯功能「混合讯号技术与异质接面双极电晶体」(heterojunction bipolar transistors)融入一套采用90奈米制程的小型晶片，将加快产业汇整的脚步，创造出效能更高的真正系统单晶片解决方案。

此外，英特尔的90奈米逻辑技术已为业界展现高容量(52 Mbits)的SRAM方案，英特尔并将这技术导入无线通讯、乙太网路、光学以及网路处理器等解决方案。

电脑与通讯晶片必须一起进行非常好的化

随着技术的演进推动运算与通讯的汇整，预测在不久的将来，所有的电脑都具备通讯功能，而所有通讯装置亦将拥有运算能力。为提供这种装置，电脑与掌上型装置的制造商将需要以标准型为基础的晶片，让系统能将各种通讯功能整合至运算平台。此外，通讯产品制造商将须在其产品中支援更高的运算与系统整合度。

虽然现有的晶片技术能透过多重晶片或多重晶粒的设计来整合这些应用功能，但以往运算与通讯晶片的制程技术都是各自进行非常好的化，造成整合型解决方案的研发须耗费更长的时间与更高的成本。

例如，电脑产业晶片制造商一直致力于满足市场对最高效能逻辑元件以及最小体积CMOS记忆体尺寸(支援SRAM快取)的需求，同时控制驱动电流与漏电流的水平；通讯产业晶片制造商则须在各种无线频率下维持高速类比I/O运作。

此外，支援通讯设计的晶片则较重视临界电压(voltage threshold)与线性转移电导的直流(DC)参数。也就是说，因为功能需求上的差异促使不同产业的业者采取不同的设计策略与制程，而为达到真正的汇整且避免增加成本，这2种晶片制程必须一同进行非常好的化。

以目前业界技术发展来看，英特尔是将这2种制程在90奈米制程上汇合，而由于英特尔拥有开发通讯与运算元件的经验，因此其研发工程师能发挥缩小电路规格的优势，消除2种制程之间的效能差距。在此同时，英特尔的90奈米技术运用缩小电路规格所带来的更多电晶体，藉以大幅增加应用功能的数量，其中包括类比与数位，将全数整合至晶片中。

通讯与运算汇整的晶片制程需符合四项要求

英特尔将运算与通讯功能运用90奈米技术进行整合，藉由运用一套数位CMOS制程，发展出不降低CMOS效能的方案。这将让业者能在摩尔定律所预测的成长曲线下，同步提升运算与通讯的功能(communication feature)(1)，故能为通讯产业提供所有伴随而来的利益，其中包括呈指数攀升的效能、降低耗电率以及更低的研发成本。

在配合真正的汇整型解决方案时，晶片制程须予以非常好的化，以因应各种关键的研发标准，以下说明四项标准：

速度：增加至2倍以上

如摩尔定律所预测，英特尔90奈米制程让处理速度增加至2倍以上，让效能得以大幅提升。增加的处理威力提供所需的效能，让业者能开发各种高整合度的通讯系统单晶片。

因此，业者可以更短的时间与更低的成本开发各种真正汇整的解决方案，让代工厂商能运用模组化、完全整合的开发元件，加快推出性能最强大的解决方案。

整合：晶片体积比现有小2.5倍

透过类比与数位整合以及生产技术的改良，英特尔的通讯设计所生产出晶片的体积，比现有的130奈米制程技术小2.5倍(如图1所示)。这将造就出更省电的产品设计，进而延长电池续航力、简化散热设计以及降低运作成本。此外，运用90奈米制程将通讯与运算功能整合至单一晶片中，可减少整合型解决方案所需使用的晶片数量，进而降低系统层级的耗电率。此外，更小的规格有助于节省使用空间，让业者设计与生产出更小的系统解决方案，支援新型的企业与电信网路。

数位化：将类比讯号转成数位讯号

英特尔90奈米制程技术让部份流入的类比讯号能转换成数位讯号，以数位规格进行处理后，再转换回类比格式传出。这种作法让通讯技术能达到摩尔定律预估的每2年效能加倍的目标。透过以90奈米技术供应所需的类比建构基础，类比讯号可在同一个晶片内转换成数位讯号。支援混合讯号的可扩充设计，加上为客户提供各种逻辑功能的整合管道，协助降低研发成本与改良设计流程，让业者能更迅速研发各种新产品，更快将产品推入市场。此外，更小的电晶体尺寸亦有助于降低耗电率。

序列化：让更多电路能整合至更小空间

英特尔的90奈米技术让业者能将整套设计方案整合至单一晶片中。在图2所示的机板范例中，显示一套完整的光收发器，即讯号从光学传入至错误/修正元件，再传经讯框器、网路处理器、一直到switch fabric，这些元件都能整合至单一晶片。运用90奈米开发出更小的电晶体尺寸，让更多电路能整合至更小的空间内，如图2所示让各个元件都能建置在单一晶片内。运用90奈米生产出7层金属互连电路，让所有元件的介面都能在晶片内部串连，进而大幅降低外部接脚的数量，这种作法将能缩小电路板的空间需求。

采用90奈米逻辑制程的晶片于2002年初现身

英特尔的90奈米通讯技术率先采用90奈米逻辑制程。在2002年初，英特尔即展出多款全功能晶片组，内含容量创记录的52 Mbits SRAM(快取记忆体)。将6组电晶体封装在1平方微米的面积内，英特尔的新技术让整个晶片含有3.3亿个电晶体，展现运用90奈米制程技术所带来的高密度与效能。

这些成就背后的支援技术包括50奈米电晶体闸极长度、厚度仅有1.2奈米的逻辑闸氧化层(不到5个原子层)以及称为应变晶片(Strained silicon)(2)的效能提升技术。经由同步提升速度与密度，这些技术将让晶片能执行更多的功能。例如，英特尔的应变硅晶技术能提升电子流动(electron and hole mobility)的速度，让电晶体的趋动电流提高10至20%，让系统比采用现有130奈米逻辑技术的晶片提供更高的效能与更低的耗电率。

英特尔90奈米制程亦透过7层铜金属电路(电镀)达到更快、密度更高的互连设计，比130奈米世代晶片多出1层，而且在逻辑线路配置的密度方面更提高成本效益。新型低介电系数材质能降低线路间的电容，加速晶片间的通讯以及降低耗电率，而这些技术亦将结合英特尔的产能，让英特尔能迅速量产90奈米逻辑晶片。

将可提供低成本的制造与解决方案

由于所有英特尔90奈米制程都会应用在12吋晶圆上，这项制程已建置在多座英特尔晶圆厂，英特尔可迅速地以低廉的成本开始量产。另外，这一套制程可运用更多的电晶体大幅提升晶片执行功能的数量，包括类比与数位功能，可让设计工程师与客户可迅速地以低成本研发各种高整合度系统层级解决方案。而透过这些高效率技术，这类解决方案可让客户不需投入昂贵的成本自行开发专利ASIC产品，协助降低资金与运作成本。

运用英特尔新制程产品可及时问市

英特尔透过建置130奈米制程技术展现生产方面的专业能力，同时并运用部份130奈米制程的工具来协助英特尔工程师与晶圆厂迅速进入新型90奈米制程晶片的量产。

此外，设计与生产间的紧密整合可协助缩短英特尔量产以90奈米制程为基础的晶片时程。另外，在大手笔投资研发下，英特尔运用各种效能提升的材料，例如像应变晶片、低介电系数材料以及各层板间的铜金属互连。

90奈米制程的通讯技术改进

英特尔在其90奈米逻辑制程中加入双极电晶体与其它专为通讯应用所设计的非常好的化的技术。其中一项为英特尔90奈米通讯技术加入多项不会减损CMOS效能的类比功能，而为达到这项技术，英特尔改进多项专为通讯设计的90奈米逻辑制程，并加入许多专属类比元件，让各种关键类比功能进行数位化。

英特尔的90奈米制程技术在通讯方面的改进包括：

． 硅锗(SiGe)(Silicon Germanium)异质接面双极电晶体(Heterojunction Bipolar Transistors, HBTs)(3)比CMOS电晶体提供更高的频率、更高的电压转换幅度、以及更低的杂讯，针对晶片内的各种类比功能提供不中断的电流。

． 更厚的逻辑闸氧化层(gate oxide)支援更高电压射频(RF)类比CMOS电晶体，能改进各种通讯功能的噪讯比(动态)。此外，更厚的氧化层可降低漏电流，进而降低耗电率。

． 额外的制程罩幕(masking)将精准的电容与电阻应用在类比电路上，提供精准的控制与匹配机制，支援类比讯号的调节与转换功能。

． 高品质的电感与可变电容创造出所需的精准过滤(filters)功能，让类比讯号在进行数位处理的前后能进行调节。

英特尔90奈米逻辑制程在许多方面亦协助业者达到各种通讯功能的效能标准，例如结合铜导线与低介电系数材料等。

英特尔将在逻辑与通讯版的90奈米晶片中采用与130奈米制程大致相同的工具组，以确保能让产品迅速问市，以及尽早迈入量产阶段。紧密整合设计与量产亦让英特尔减低重新开发工具的需求、节省转移至90奈米制程所须耗用的时间与资源。使用相同的工具组亦能增加重复使用设计方案的机会，让工程师能将130奈米的资源与元件在90奈米环境中重复运用，进一步缩短客户产品上市的时程。

90奈米通讯解决方案的未来发展看好

从初期的发展来看，整合型英特尔90奈米通讯制程蕴含可观的发展潜力，网路处理、无线通讯装置、乙太网路以及光学元件，都能因这项高效率技术获利。英特尔90奈米混合讯号制程已成功支援一平方微米的52 Mbit容量SRAM以及业界最高的驱动电流，将为研发业者提供高效能的小型封装方案。

无线通讯与光学元件可能率先运用90奈米制程

行动装置对整合型运算与通讯元件的强烈需求，将促使无线与光通讯元件成为率先运用这项制程的产品。行动通讯装置需要高效能密度与低耗电率，90奈米通讯技术将协助业者发展各种高效率的新设计。英特尔发展出的硅锗HBT电晶体结合90奈米制程，将让晶片执行的各种类比功能享受到更高时脉频率、更高的转换电压幅度、以及更低杂讯，让无线通讯元件能整合讯号调节、天线驱动器以及输入端放大器等功能。

这些技术将让晶片整合多种无线通讯功能的作法变得可行且有效率，而虽然现今高效能Intel Pentium4处理器3GHz等能提供可观的效能，但若透过该晶片执行各种无线通讯功能，会消耗掉处理器10%的效能。不过，透过运用90奈米制程技术，一个晶片可内含3至5亿个电晶体，此时将各种无线通讯功能整合至晶片内，不但是一项可行的作法，也可帮助业者提升制造与设计效率。

网路处理器可藉由90奈米技术提升功能与效率

网路处理器亦可运用90奈米技术提升功能与效率。透过90奈米制程技术提供更高的电晶体密度，网路处理器可提供整合型线路汇整、控制以及封包化等功能。各种效能密集应用，例如像先进安全功能，须在全线速下进行深层封包分析(例如像防范Denial of Service攻击)，可以透过单一晶片执行这些作业。采用90奈米制程的网路处理器可内建一组智慧型伺服器网路介面，防范伺服器遭受各种常见的资源攻击，让网路处理器软体侦测与辨识各种新型态攻击，并将攻击指令予以隔离。网路处理器亦可享受整合运算与通讯元件所带来的利益，让制造商能降低研发成本，并让服务商能降低运作费用。

显然地，整合型90奈米硅平台可支援无数令人振奋的应用，而整合型90奈米硅平台已成为进行中的趋势：通讯与运算正逐步汇整。

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