Pentium-5 von innen: Details zum 90-Nanometer-Prozessor

Pentium-5 von innen: Details zum 90-Nanometer-Prozessor

Im Februar verriet Intel uns, wie die übernächste Halbleiter-Generation des CPU-Weltmarktführers aussehen wird. Diesmal ist die nächste Generation dran.

2003 kommt der Nachfolger des Pentium 4 mit Codename "Prestonia" auf den Markt, der von Anfang an im Platz sparenden 90-Nanometer-Prozess gefertigt werden soll. Zum Vergleich: Die erste Pentium-4-Generation mit Codename "Willamette" wurde mit Strukturbreiten von 0,18 µm, also 180 Nanometern, gefertigt, der aktuelle Pentium 4 mit Codename "Northwood" bringt es auf 0,13 µm. Die erneute Verkleinerung der Halbleiter-Elemente erlaubt es, auf der selben Fläche doppelt so viele Transistoren unterzubringen wie bisher, während gleichzeitig die Schaltzeiten verkürzt und damit die Taktfrequenzen erhöht werden können.

Den Beweis, dass Intel die 90-Nanometer-Prozesstechnik im Griff hat, tritt ein neuer 52 MBit großer SRAM-Chip an, der mit einer Größe von rund 10 x 11 mm² die mit Abstand größte Packungsdichte aller statischen RAMs aufweist. Mit einem einzigen 300-mm-Wafer solcher SRAMs werden 120 Milliarden Transistoren hergestellt - bislang allerdings nur in einer Test-Fabrik in Hillsboro, Oregon.

Trotz der extrem geringen Abmessungen - das Gate-Oxid, also die "Schaltfläche" eines 90-nm-Transistors ist 50 Nanometer breit und 1,2 Nanometer beziehungsweise 5 Silizium-Atomlagen dick - geht der neue Fertigungs-Prozess keine Kompromisse in Sachen Leistungsfähigkeit ein. Zur Verringerung der Schaltzeiten hat Intel sich nämlich einen neuen Trick einfallen lassen: Die Verwendung von sogenanntem "Strained Silicon", also "belastetem" oder besser "gedehntem" Silizium.

Elektronen bewegen sich im Silizium-Kristallgitter umso leichter, je größer die Abstände zwischen den Silizium-Atomen sind. Die im Intel-Prozess erzielte Aufweitung um etwa ein Prozent reicht aus, um die erzielbaren Stromstärken um zehn bis zwanzig Prozent zu erhöhen. Damit die Spannungsversorgung im ganzen Chip zuverlässig gewährleistet ist, sieht Intels 90-nm-Prozess eine zusätzliche, also eine siebte Metalllage vor.

Apropos Spannung: Während die Standard-Betriebsspannung der kommenden Prozessoren bei 1,2 Volt liegen wird, sollen die mobilen Varianten diese Marke noch deutlich unterbieten.