十年來,全球頂尖微晶片制造商都不斷尋找駕馭銅的上乘電導體,以制造比問題叢生的鋁晶片更快、更小和更有效率的微處理器。
最后,在去年12月,國際商業機器(IBM)脫穎而出,以新科技生產出歷來最微細的銅電路和經改良原料,容許更多層記憶和加強處理能力。
這一突破性發展,對操控如話音識別和無線影象等必須大量能源的應用程式十分重要,這些程式將應用在下一代由電腦以至流動電話的電子裝置上。
IBM的新科技名為CMOS9S,以新高速電晶體連接細至零點一三微米,只相當于人類頭發八百分之一的極細小銅線和電路。
加州圣荷塞Pathfinder Research的晶片分析員塞布表示,新的銅晶片較其他原料生產晶片的速度快25-30倍。
IBM對手全力追趕
目前IBM在半導體業的競爭者如摩托羅拉、英特爾(4335)和AMD正爭取追上IBM在銅制晶片科技的領先地位。圣荷塞VLSI Research分析家普卡哈表示,事實上每家主要制造商都已將銅帶入主流生產。
雖然以銅完全代替鋁生產晶片仍然十分遙遠,但早在1997年,IBM首先揭開以銅制晶片的方法,代替傳統的鋁,將晶片內的電路連接。
紐約長島顧問公司Envisioneering研究主管多爾蒂指出,三年前,用在半導體晶片的銅,全球需求可以用背囊全部盛載,應用在晶片的鋁卻需要一艘艘滿載的船運送。多爾蒂表示,現在,銅的使用在晶片工業上將以幾何級數上升。
使用鋁造成的問題是當晶片進展至更小、更多層次和更復雜的處理器時,鋁線便變得不可靠。鋁電路限制電流流動、在晶片中數以百萬計的電晶體運作之間形成訊號延誤。但將微細銅片與晶片其他組件整合亦產生自身的問題;銅較易氧化,而銅的雜質亦會令周圍的原料變弱。這意味晶片制造過程改進經常受到限制,制造商因而仍然沿用鋁電路。
日本的電子游戲機制造商任天堂計劃于今年7月推出的Game Cube,亦應用了新的銅晶片。
早在98年已經領悟IBM銅裝置科技的蘋果電腦,已開始把銅晶片運用于其PowerPC系列個人桌上電腦和稍后推出的手提電腦上。IBM微電子部門發言人安德魯斯表示,在未來二至三年間,將有更多手提裝置系列應用該科技。
安德魯斯指出,現在業內的焦點是追求“功能整合”,帶領市場上的產品變得更小、更快和更廉宜。消費者傾向將很多晶片合并為一,而獨立的功能可以由單一晶片完成。
應用日廣需求殷切
例如,用在可以上網的流動電話上,電池壽命可以通過改良晶片設計加以延長;其他應用了新科技的手提裝置,晶片在成為語音識別效能方面居功至偉。
安德魯斯說,目前大多數晶片的應用不是在伺服器或個人電腦上,而是植入日常產品如咖啡機和收音機鬧鐘等日用品的處理器內。每年數以千萬計的汽車電腦,亦將因改良銅晶片而得益,令需求持續殷切。
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