IBM芯片设计取得重大突破 回首十年创新演进

IBM日前宣布了一项芯片设计领域重大的突破——“Airgap”，这一技术是IBM实验室十年芯片创新历史中一个具有历史意义的突破。凭借新的材料和设计架构，IBM实验室不断地制造出尺寸更小、功能更强、能效更高的芯片，这些创新成果对IT业界产生了重要的影响。 

IBM具有开创性的工作开始于1997年在整个行业中采用铜线取代铝线进行布线，这一创新使电流阻抗立即下降了35%，同时芯片性能提高了15%。 

从此，IBM的科学家们一直沿着摩尔定律的轨道持续不断地推动性能的提升。以下是从IBM实验室过去十年间的几十项创新中抽取的十大芯片突破成果： 

1.铜芯片（Copper），1997年9月——出于很多技术原因，大多数人认为在芯片中取代铝线布线基本不可能。但IBM的工作小组克服了这些技术问题，很快地将铜线投入到生产中，其结果使芯片性能立刻得到提高。现在，IBM的开创性技术仍然是行业的标准。 

2.绝缘硅（SOI），1998年8月——绝缘硅（Silicon on Insulator）技术通过在现代芯片上绝缘隔离数以百万计的晶体管，从而实现了功耗的降低和性能的提高。在IBM开发出这项技术前，半导体行业对绝缘硅技术的研究已经进行了15年。 

3.应变硅（Strained Silicon），2001年6月——该项技术可以拉伸芯片内的材料，降低阻抗和加快电子流过晶体管的速度，从而提高性能和降低功耗。 

4.双内核微处理器（Dual-Core Microprocessors），2001年10月——全球第一个双内核微处理器POWER4作为Regatta的一部分发布，Regatta是一款System p服务器，是当时世界上功能最强大的服务器。自此两年多以后——对于技术行业这是一个漫长的时间，我们的第一个竞争对手才将双内核芯片投放市场。 

5.浸没式光刻（Immersion Lithography ），2004年12月——IBM宣布在全球首次采用这项新的制造技术，即可以使芯片尺寸可以做得更小的技术，来生产商用微处理器。 

6.冷冻硅锗芯片（Frozen SiGe Chip），2006年6月——上世纪90年代，IBM首次采用硅锗（SiGe）取代了更加昂贵和不稳定的材料，制造出了尺寸更小、速度更快和成本更低的芯片，这使IBM开始向经营无线产品，如移动电话和路由器的公司销售芯片。去年，IBM通过与NASA提供支持的Georgia科技公司合作，又突破了硅锗技术的限制，向全球展示了第一款能够在500GHz频率以上工作的硅基芯片——通过将芯片冷冻到接近绝对零度来实现。 

7.高电介质（High-k），2007年1月——IBM宣布推出一种解决方案来解决业界最头痛的问题之一，即晶体管电流泄漏问题。通过采用新的材料，IBM将制造出具有“高电介质金属门（High-k metal gates）”的芯片，从而使产品的性能更好、尺寸更小、能源效率更高。 

8.嵌入式动态随机访问存储器（eDRAM），2007年2月——通过在微处理器芯片上采用创新的新型快速动态随机访问存储器（DRAM）取代静态存储器（SRAM），IBM能够实现三倍以上容量的嵌入式内存，并使性能得到极大提高。 

9.三维芯片堆叠（3-D Chip Stacking），2007年4月——IBM宣布采用“穿透硅通道（through-silicon vias）”技术制造三维芯片，穿透硅通道使半导体可以垂直叠放，而原来只能接近水平依次排放，这样就可以将关键线路路径的长度缩短最高达1000倍。 

10.Airgap，2007年5月——使用“自组装”纳米技术，IBM在Power架构的微处理器内数英里长的线路之间创造出一种真空状态，这样就减少了不必要的电容，提高了性能和能源效率。