在采用传统的氧化硅制造晶体管栅介质40多年后，英特尔于昨天宣布，首批采用全新45纳米（0.045微米工艺）制程晶体管的处理器已经有样本推出，代号为Penryn。英特尔宣布45纳米晶体管所采用的晶体管材料跟以往完全不同，采用的是高-k介质材料作为晶体管栅介质，同时采用新型金属材料组合作为晶体管栅电极。45纳米处理器将于今年下半年开始量产，英特尔今年计划有15款处理器采用45纳米制程，而其中5种版本已经有样本释出。 
　　 
    英特尔宣布45纳米处理器从今年下半年开始将陆续在俄勒冈的D1P晶圆厂、亚利桑那的Fab32晶圆厂以及以色列的Fab28晶圆厂量产。届时Penryn处理器尽管制程、架构以及晶体管材质已经跟65纳米处理器有所不同，但是仍然可以向前兼容英特尔的当前芯片组以及现有电源管理等技术。业界相信，新材质刚开始的使用可能会增加Penryn处理器的成本，然而英特尔方面表示由于45纳米制程从2005年开始已经“稀释缺陷密度”，因此本次制程切换较以前任何一次所花时间都要短，特别是在漏电量得到明显减少的前提下，成品的良率得以大幅提升，因此从今年下半年量产开始，Penryn处理器的成本将得到有效的降低。 
　　 
    栅是晶体管顶端的区域，其电流状态决定着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。从P4年代开始，英特尔就不断被处理器管线越来越长，晶体管栅漏电越来越严重的噩梦困扰。晶体管栅漏电与不断变薄的氧化硅栅介质有关，这一点已经被英特尔视为过去10年来摩尔定律面临的最大技术挑战之一。传统的晶体管组成材质是二氧化硅。二氧化硅本来是良好的绝缘体（不导电体）。对于一种栅介质而言，一层薄薄的二氧化硅可实现较高性能。但是二氧化硅层越薄，其泄露的电量越大，而随着P4以及PD处理器为追求高频率而造成管线变长，晶体管激增，漏电的情况变得越来越严重。为此在P4以及PD处理器跟AMD 处理器的竞争中，英特尔整整有两年多时间处于下风，直到全新架构的酷睿2处理器推出，英特尔才扳回败局。 
　　 
    然而尽管架构已经作出了重新的设计，频率已经不是英特尔目前瞄准的首要目标，但是如果不解决晶体管材质问题，漏电情况将仍然是英特尔的眼中刺。AMD早在多年前开始宣布与IBM合作，采用PD-SOI绝缘硅技术来减少漏电，并一直以此作为其处理器的卖点之一。对这种说法，英特尔昨日首次打破多年来的沉默，直指AMD所采用的“这种性能提升方法或功耗降低——如果存在的话——十分有限，且无法弥补绝缘硅片增加的成本。英特尔从未使用、也没有计划使用已经部分耗尽的绝缘硅（PD-SOI），而其他公司正在使用。” 
　　 
    为彻底解决材质导致漏电量增大的问题，英特尔一改沿用了40多年的氧化硅材质，在栅介质中采用厚度更大的铪基高-k材料。英特尔表示，铪基高-k材料具备良好的绝缘属性，同时可在栅和硅底层通道之间产生较高的场效应（即高-k）。由于高k材料比二氧化硅更厚，因此，它们可以大幅减少漏电量。与过去40多年中一直使用的氧化硅相比较，使用高k材料可使漏电量减少了10多倍。由于高-k栅介质与当今的硅栅电极不兼容，因此，英特尔的45纳米晶体管材料还需要开发新的金属栅极材料，在昨日的发布中，为了保持技术秘密，英特尔并没有公布采用的特定金属细节。 
　　 
    英特尔宣布在英特尔45纳米制程技术中，高-k栅介质与金属栅极的组合，使驱动电流或晶体管性能提高了20%以上。同时，使源极-漏极漏电降低了5倍以上，大幅提高了晶体管的能效。同时，45纳米制程技术也使晶体管密度比上一代制程提高了大约两倍，使英特尔能够增加总体晶体管的数量或缩小处理器的大小。此外，为了达到减少能耗的最终目的，英特尔在45纳米处理器接头中将采用低-k电介质的铜线。 
　　 
    根据英特尔的规划，Penryn处理器中的双核版本中含有4亿多个晶体管，四核版本中含有8亿多个晶体管，对电源管理进行了重新的设计，支持12M缓存，带有50多条新的SSE4指令，可以优化多媒体任务的处理。今年下半年投产的第二代四核处理器将明显加快投产步伐， 
　　 
    此外，在绝缘硅的立场上，英特尔除了表示绝对不没有采用AMD的PD-SOI型绝缘硅外，还表示留有后手，“正在探索另外一种全耗尽的绝缘硅（FD-SOI），这种绝缘硅目前没有被任何一家芯片制造商采用。”英特尔总结道：“这将远远领先于竞争对手。”