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探秘英特尔实验室,体验科技背后的奥秘

你知道电脑的速度为什么越来越快吗?近50年的发展历史里,CPU内部的晶体管数,从数千个一直发展到数十亿个,规模十分惊人。这么多晶体管都挤在指甲盖大小的地方,研发人员是怎么让它们相安无事的?推动CPU持续提速

下面,就带大家走进了英特尔的神秘核心-组件实验室,看看电脑芯片的速度提升和领先体验是如何被驱动的。

英特尔组件实验室:

推动CPU升级换代的核心部门

挂着“在这里开启未来”标语的内核组件实验室,主要解决CPU研发过程中遇到的“棘手”问题。实验室通过发明新的CPU材料,寻找更高效的试验方法,为“把更多晶体管集成到CPU内部”这件事扫清障碍,是内核多个实验室中的“核心腹地”。

例如,大家熟悉的CPU工艺制程的推进,封装技术的改进,摩尔定律等,都是这个实验室在推动。此外于此,集成电路组件实验室还在进行着许多超前的研发工作,在本次探秘中,工作人员带我们看了“三大酷点”,囊括了过去,现在和未来的许多关键技术。

三大酷之化学合成实验室:

不断发明新材料,“啃掉”升级拦路虎

CPU每次迭代,都会遭遇系列难题。当晶体管变得越来越小,越来越密集,如果再用老方法来设计制造,内部的电路就存在“打架”的可能,CPU就会变得“不听话”。英特尔正是依靠化学合成实验室对新型材料的研究,来解决电路“打架”的问题。

为了测试更多的材料,化学合成实验室甚至会发明出新的分子及新的化合物,在成千上万次测试后,才能寻找/发明出最有利于性能提升的材料,让芯片面积更小,速度加快,更省电,更便宜。

来看看化学实验室的一些“战绩”吧:

2004年:应变硅-首次应用在65nm工艺制程中,可以让性能提升的同时,漏电减少,整体降低。

2007年:High K + Metal Gate——这项技术帮助英特尔完成了45nm工艺制程的突破,让CPU内部的漏电率大大降低,性能和发热表现都获得了提升。

2012年:三栅晶体管-三晶体管晶体管在22nm工艺制程中被首次使用,实现了晶体管的革命性突破,只需消耗不到一半的电量,就能达到与32纳米芯片中2D平面晶体管一样的性能。

2019年:EMIB嵌入式多芯片互连互连-它是比一粒米还小的复杂多层薄硅片,可以让相邻芯片以惊人的速度来回传大量数据,是封装的先进技术。

202x年:EUV极紫外光刻胶–这是面向未来的先进芯片制造技术,可以把芯片的集成度逼近极限。

这些都是源自化学合成实验室的技术,大部分都已应用在英特尔的产品中,切实地提升了产品的应用体验。

例如“ EUV极紫外光刻”技术,堪称集人类先进技术的大成,是未来半导体发展的重要技术。

三大酷之脉冲激光沉积床:

探索未知领域的“筋斗云”

为啥它作为一台设备,也能入选“三大酷”呢?皆因设备有“神速”技能,通常需要走几个月的路,它只需要走几天就能到达。

前面说到,突破芯片制造的突破,需要化学实验室不断寻找和发明新的材料,这些材料要反复地试验,才能知道效果如何。传统的材料评估方法需要长时间,而多次脉冲激光沉积床,则只需要短短几天时间。

机床发射激光对试验材料的表面进行冲击,材料团簇的原子会分布到晶圆片的表面,原子分布完成后,研究人员就可以进行手测试材料和硅产生相互作用的效果。

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实验室的研究人员在探索超越5纳米技术时,就需要试验各种新材料的电子特性和潜力,从中寻找最适合的材料。爆棚的测试速度,让研究人员可以测试更多的材料,突破的可能也就大增。

三大酷之替代制冷机:

把芯片降温到比外太空还要冷

替代制冷机最酷的变化,是可以保持零下460华氏度(约等于-273℃),也就是接近绝对零度,比外太空还要冷。

为什么集成电路需要这种“极度深寒”呢??因为量子计算机需要!量子计算机是全新的理论体系,和当前的计算机完全不同,但计算能力却有可能超过当今的超级计算机。

这种“超级算力”可以加速推进人类文明,寻找寻找棘手疾病的治疗方法。

量子计算机的核心“自旋量子位”需要保持在零下460华氏度才能正常工作,哪怕是一点细微的加热,也会影响研究。因此,替代制冷机对量子计算的研究而言,就是“大杀”器”一样的存在,它甚至已成为研究量子计算的基础门生物学。

英特尔(Intel)i7-10700K 酷睿八核 盒装CPU处理器

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半个多世纪以来,摩尔定律一直在发挥作用,芯片不断地提升速度,降低成本,让计算机从高不可攀的商用设备,成为人人都可以拥有版权的个人设备。

英特尔组件实验室的“三大酷”,正在不断发现,测试新材料,是推动摩尔定律,并积极探索未来的主要力量之一,它涵盖了芯片发展过去的荣光,现在的辉煌和未来的无限可能性。

相信,最初拥有“魔力”的实验室,将继续推出令人兴奋的,极具转换性的,甚至是改变游戏规则的新技术,让科技文明之光继续闪耀全球。

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