2024年3月18日发(作者：廉德运)
解析
45NM
纳米
CPU
制作工艺
CPU的发展史也可以看作是制作工艺的发展史。如果想要提高CPU的性能，那么更高的频率、
更先进的核心以及更优秀的缓存架构都是不可或缺的，而此时自然也需要以制作工艺作为保障。
几乎每一次制作工艺的改进都能为CPU发展带来最强大的源动力，无论是Intel还是AMD，制作
工艺都是发展蓝图中的重中之重，如今处理器的制造工艺已经走到了45纳米的新舞台，它将为
新一轮CPU高速增长开辟一条康庄大道。
很多用户都对不同的CPU的制作工艺非常熟悉，然而如果问他们什么是制作工艺，65纳米、
45纳米代表的是什么，有什么不同，这些问题他们未必能够准确地解答，下面我们就一起来详
细了解一下吧。
一、铜导互连的末代疯狂：45纳米制作工艺
几乎每一次制作工艺的改进都会给CPU发展带来巨大的源动力。以如今炙手可热的Pentium4
为例，从最初的0.18微米到随后的65纳米，短短四年中我们看到了惊人的巨变。如今，45纳
米制作工艺再一次突破了极限，这也被视为是铜导互连技术的最终畅想曲。
1．制作工艺的重要性
早期的微处理器都是使用0.5微米工艺制造出来的，随着CPU频率的增加，原有的工艺已无
法满足产品的要求，这样便出现了0.35微米以及0.25微米工艺，不久以后，0.18微米、0.13
微米以及90纳米制造的处理器产品也相继面世。另外一方面，早期芯片内部都是使用铝作为导
体，但是由于芯片速度的提高，芯片面积的缩小，铝线已经接近其物理性能极限，所以芯片制造
厂商必须找出更好的能够代替铝导线的新的技术，这便是我们常说的铜导技术。铜导线与铝导线
相比，有很大的优势，具体表现在其导电性要优于铝，而且电阻小，所以发热量也要小于现在所
使用的铝，从而可以有效地提高芯片的稳定性。我们今天所要介绍的65纳米技术也是向着这一
方向发展。
Intel在IDF2007上骄傲地展示45nm工艺
光刻蚀是目前CPU制造过程当中工艺非常复杂的一个步骤，其过程就是使用一定波长的光在
感光层中刻出相应的刻痕，由此改变该处材料的化学特性。这项技术对于所用光的波长要求极为
严格，需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜，刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响。每一
步刻蚀都是一个复杂而精细的过程，设计每一步过程的所需要的数据量都可以用10GB的单位来
计量，而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过20步。制作工艺对于光刻蚀的影响十分巨
大，这也就是CPU制造商疯狂追求制作工艺的最终原因
2．何谓45纳米制作工艺
我们通常所说的CPU纳米制作工艺并非是加工生产线，实际上指的是一种工艺尺寸，代表在
一块硅晶圆片上集成所数以万计的晶体管之间的连线宽度。按技术述语来说，也就是指芯片上最
基本功能单元门电路和门电路间连线的宽度。以90纳米制造工艺为例，此时门电路间的连线宽
度为90纳米。我们知道，1微米相当于1/60头发丝大小，经过计算我们可以算出，0.045微米
（45纳米）相当于1/1333头发丝大小。可别小看这1/1333头发丝大小，这微小的连线宽度决
定了CPU的实际性能，CPU生产厂商为此不遗余力地减小晶体管间的连线宽度，以提高在单位面
积上所集成的晶体管数量。采用45纳米制造工艺之后，与65纳米工艺相比，绝对不是简单地令
连线宽度减少了20纳米，而是芯片制造工艺上的一个质的飞跃。
Intel展示45纳米工艺的晶元
如今最新的45纳米制造工艺可以在不增加芯片体积的前提下，在相同体积内集成多将近一
倍的晶体管，使芯片的功能得到扩展。毫无疑问，信位宽度越小，晶体管的极限工作能力就越大，
这也意味着更加出色的性能。对于Core架构的Intel处理器而言，更高的主频有着很大的意义，
而且新的制作工艺令集成更多缓存变得轻而易举。下表是历代微处理器与制作工艺发展之间的关
系：
微处理器
40486
Pentium
PentiumII
PentiumIII
Pentium4（Northwood）
Pentium4（Prescott）
Core2
Penryn45纳米
制作工艺
0.5微米
0.35微米
0.25微米
0.18微米
0.13微米
90纳米
65纳米
45纳米
工作主频中位数
50MHz
133MHz
333MHz
750MHz
2.6GHz
3.0GHz
预测3.0GHz
预测4.0GHz
二级缓存
无
无（主板外置）
512KB（芯片外置）
256KB
512KB
2MB
2～4MB
2～8MB
2024年3月18日发(作者：廉德运)
解析
45NM
纳米
CPU
制作工艺
CPU的发展史也可以看作是制作工艺的发展史。如果想要提高CPU的性能，那么更高的频率、
更先进的核心以及更优秀的缓存架构都是不可或缺的，而此时自然也需要以制作工艺作为保障。
几乎每一次制作工艺的改进都能为CPU发展带来最强大的源动力，无论是Intel还是AMD，制作
工艺都是发展蓝图中的重中之重，如今处理器的制造工艺已经走到了45纳米的新舞台，它将为
新一轮CPU高速增长开辟一条康庄大道。
很多用户都对不同的CPU的制作工艺非常熟悉，然而如果问他们什么是制作工艺，65纳米、
45纳米代表的是什么，有什么不同，这些问题他们未必能够准确地解答，下面我们就一起来详
细了解一下吧。
一、铜导互连的末代疯狂：45纳米制作工艺
几乎每一次制作工艺的改进都会给CPU发展带来巨大的源动力。以如今炙手可热的Pentium4
为例，从最初的0.18微米到随后的65纳米，短短四年中我们看到了惊人的巨变。如今，45纳
米制作工艺再一次突破了极限，这也被视为是铜导互连技术的最终畅想曲。
1．制作工艺的重要性
早期的微处理器都是使用0.5微米工艺制造出来的，随着CPU频率的增加，原有的工艺已无
法满足产品的要求，这样便出现了0.35微米以及0.25微米工艺，不久以后，0.18微米、0.13
微米以及90纳米制造的处理器产品也相继面世。另外一方面，早期芯片内部都是使用铝作为导
体，但是由于芯片速度的提高，芯片面积的缩小，铝线已经接近其物理性能极限，所以芯片制造
厂商必须找出更好的能够代替铝导线的新的技术，这便是我们常说的铜导技术。铜导线与铝导线
相比，有很大的优势，具体表现在其导电性要优于铝，而且电阻小，所以发热量也要小于现在所
使用的铝，从而可以有效地提高芯片的稳定性。我们今天所要介绍的65纳米技术也是向着这一
方向发展。
Intel在IDF2007上骄傲地展示45nm工艺
光刻蚀是目前CPU制造过程当中工艺非常复杂的一个步骤，其过程就是使用一定波长的光在
感光层中刻出相应的刻痕，由此改变该处材料的化学特性。这项技术对于所用光的波长要求极为
严格，需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜，刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响。每一
步刻蚀都是一个复杂而精细的过程，设计每一步过程的所需要的数据量都可以用10GB的单位来
计量，而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过20步。制作工艺对于光刻蚀的影响十分巨
大，这也就是CPU制造商疯狂追求制作工艺的最终原因
2．何谓45纳米制作工艺
我们通常所说的CPU纳米制作工艺并非是加工生产线，实际上指的是一种工艺尺寸，代表在
一块硅晶圆片上集成所数以万计的晶体管之间的连线宽度。按技术述语来说，也就是指芯片上最
基本功能单元门电路和门电路间连线的宽度。以90纳米制造工艺为例，此时门电路间的连线宽
度为90纳米。我们知道，1微米相当于1/60头发丝大小，经过计算我们可以算出，0.045微米
（45纳米）相当于1/1333头发丝大小。可别小看这1/1333头发丝大小，这微小的连线宽度决
定了CPU的实际性能，CPU生产厂商为此不遗余力地减小晶体管间的连线宽度，以提高在单位面
积上所集成的晶体管数量。采用45纳米制造工艺之后，与65纳米工艺相比，绝对不是简单地令
连线宽度减少了20纳米，而是芯片制造工艺上的一个质的飞跃。
Intel展示45纳米工艺的晶元
如今最新的45纳米制造工艺可以在不增加芯片体积的前提下，在相同体积内集成多将近一
倍的晶体管，使芯片的功能得到扩展。毫无疑问，信位宽度越小，晶体管的极限工作能力就越大，
这也意味着更加出色的性能。对于Core架构的Intel处理器而言，更高的主频有着很大的意义，
而且新的制作工艺令集成更多缓存变得轻而易举。下表是历代微处理器与制作工艺发展之间的关
系：
微处理器
40486
Pentium
PentiumII
PentiumIII
Pentium4（Northwood）
Pentium4（Prescott）
Core2
Penryn45纳米
制作工艺
0.5微米
0.35微米
0.25微米
0.18微米
0.13微米
90纳米
65纳米
45纳米
工作主频中位数
50MHz
133MHz
333MHz
750MHz
2.6GHz
3.0GHz
预测3.0GHz
预测4.0GHz
二级缓存
无
无（主板外置）
512KB（芯片外置）
256KB
512KB
2MB
2～4MB
2～8MB