英特尔公司1月29日宣布在基础晶体管设计方面取得另一重大突破：能采用两种崭新材料来制造45nm晶体管的绝缘层及开关闸极。新一代的Intel Core 2 Duo、Intel Core 2 Quad及Xeon多核心处理器系列，将添上亿颗这种超小型晶体管（或开关）。英特尔同时宣布正在试产及测试五款初期版本产品，作为该公司推出15款45nm处理器产品计划中的第一批。
    新型晶体管将令英特尔的个人计算机、手提电脑及服务器处理器执行速度持续突破纪录，并减低晶体管的漏电量。晶体管一旦漏电，往往影响芯片及个人计算机的设计、大小、耗电量、噪声及成本。今日的宣布亦将确保Moore’s Law，即晶体管数目每两年就会倍增的高科技产业定律可以再延续至未来十年！
    英特尔相信该公司的技术已持续领先其它半导体业者一年以上，并率先推出首款代号为Penryn的新一代45nm产品系列处理器原型样本。首批产品目标锁定五大计算机市场，并可执行Windows Vista、Mac OS X、Windows XP和Linux操作系统以及各种应用程序。英特尔依照计划，将于今年下半年投产45nm处理器。

全新high-k材料及金属闸极（metal gate）

    英特尔开创业界先河，采用全新材料组合制造45nm产品，大幅降低漏电量，同时提升效能。英特尔将采用被称为high-k的崭新材料来制造晶体管闸极电介质（transistor gate dielectric），而晶体管闸极的电极（transistor gate electrode）亦将搭配采用新的金属材料组合。
    英特尔创办人之一的Gordon Moore表示：“采用high-k及新的金属闸极材料，标志着自1960年代后期推出多硅晶闸极（polysilicon gate）金属氧化物半导体（MOS）晶体管以来，晶体管技术的最大突破。”
    晶体管是超微型的开关，负责处理数码世界内的0和1组合。闸极负责开启和关闭晶体管，而闸极电介质是闸极下的绝缘层，隔离闸极和电流流动的通路。金属闸极和high-k闸极电介质的组合，可以产出漏电量极低且效能突破纪录的晶体管。
    英特尔资深研究院士Mark Bohr指出：“由于单一硅芯片上的晶体管数量愈来愈多，业界因此亦持续不断研究减少漏电的解决方案。英特尔的工程师和设计师在这方面获得卓越成果，确保英特尔在产品和创新的领导地位。英特尔的45nm制程技术采用创新的high-k和金属闸极晶体管，因此能够提供速度更快、耗电更少的多核心产品，持续强化我们成功的Intel Core 2和Xeon系列处理器产品，并使Moore’s Law得以再延展十年。”

英特尔工程师展示45nm SRAM实验版晶圆

    如果与实际物体进行比较，400颗英特尔45nm晶体管约等同于人类单一红血球的表面面积。仅仅十年前，最先进的制程采用的是250nm（等于0.25nm），制造出来的晶体管大小约为英特尔今天宣布新技术大小的5.5倍，体积更达30倍之多。
    根据Moore’s Law，芯片上的晶体管数目每两年增长接近一倍，因此英特尔能够透过创新和整合，加入更多功能和运算核心、提升效能、并降低生产成本和每颗晶体管的成本。为了维持创新速度，晶体管必须不断缩小。但如果继续采用现今的制材，再缩小晶体管时就会遇上极限——当晶体管已经缩小至原子大小的尺寸时，耗电和散热便会增加。为了持续推动Moore’s Law以及因应信息时代的经济需求，必须采用新制材。

high-k及金属闸极组合

    由于二氧化硅具有可制性（manufacturability），且能够减少厚度以持续改善晶体管效能，因此过去40余年来都采用二氧化硅作为制造闸极电介质的制材。英特尔的65nm制程已成功将二氧化硅闸极电介质厚度降低至1.2nm——相当于5层原子，但厚度减少却导致闸极电介质的漏电量增加，出现浪费电流和增加不必要的热能等情况。
    业界认为随着二氧化硅闸极电介质厚度减少而导致晶体管闸极的漏电增加，是Moore’s Law面对的最大技术挑战之一。为了解决这个关键问题，英特尔以较厚的high-k材料（以铪(hafnium)元素为基础），取代沿用至今已超过40年的二氧化硅作为闸极电介质，使漏电量降低10倍以上。

45nm Penryn晶粒

    由于high-k闸极电介质与现时的硅闸极并不兼容，英特尔的45nm晶体管设计亦必须开发新的金属闸极材料。虽然新金属的细节仍是商业机密，但英特尔的新晶体管闸极将使用不同金属材料的组合。英特尔的45nm制程采用high-k闸极电介质及金属闸极，能增加驱动电流20%以上，等于提升晶体管效能。源极-汲极（source-drain）漏电则减少五倍以上，改善晶体管耗电量。
    与上一代制程比较，英特尔的45nm制程技术亦提升了晶体管密度约两倍，令该公司不仅能够增加处理器的晶体管总数，亦能研制出体积更微细的处理器。由于45nm晶体管较上一代制品更为细小，开关时所需电力更低，因此在开关运作时耗电量减少近30%。英特尔将在45nm的内部连接线（interconnects）采用铜线搭配low-k电介质，以提升效能并降低耗电量。英特尔亦将使用创新设计规格和先进的光罩技术，将193nm干式微影技术（dry lithography）的应用扩展至45nm处理器，以善用其成本优势和高可制性。

晶体管的发展历史及重要里程碑

    自从全球第一颗晶体管于1947年面世以来，科技发展一日千里，为更先进、更强大、更具成本和能源效益的产品发明作好准备。尽管技术上已有不少的进步，但是晶体管发热和漏电问题依然存在，对制造更细小的晶体管和延伸Moore’s Law构成重大障碍。因此，部分沿用了40年的晶体管材料无疑有更换需要。

45nm SRAM实验版晶圆特写

    利用英特尔公司用于45nm晶体管的high-k材料可制造出一种漏电量极低、性能有史以来最高的晶体管。在晶体管诞生60周年之际，英特尔在45nm制程技术上的突破，催生了崭新的半导体技术，并将把Moore’s Law带到未来的十载。以下，让我们回顾一下晶体管的发展历史及重要里程碑。
    1947年12月16日：William Shockley、John Bardeen和Walter Brattain成功在Bell Labs创造出全球第一颗晶体管。
    1950年：William Shockley开发出双极晶体管（bipolar junction transistor），成为现时通用的标准晶体管。
    1953年：首项采用晶体管的商业设备，即助听器，投入市场。
    1954年10月18日：首部由晶体管制造的收音机（Regency TR1）投入市场，仅包含4颗锗晶体管（germanium transistors）。
    1961年4月25日：Robert Noyce凭集成电路（integrated circuit）取得首项专利。虽然最初的晶体管已经足够用于制造收音机和电话，但是新的电子设备需要用到规格更小的晶体管，即集成电路。
    1965年：Moore’s Law面世。当时，Moore’s Law在Electronics Magazine杂志发表，英特尔的Gordon Moore在文章中预测，芯片上的晶体管数量大约每年增长一倍（10年后修正为每两年增长一倍）。
    1968年7月：Robert Noyce和Gordon Moore辞去Fairchild Semiconductor的职位，合力创办了英特尔公司（英文名称Intel为integrated electronics的缩写）。
    1969年：英特尔成功开发出PMOS硅晶闸极晶体管（silicon gate transistor）技术。这些晶体管持续使用传统的二氧化硅晶闸极电介质（dioxide (SiO2) gate dielectric），但是引入了新的多硅晶闸极（polysilicon gate electrodes）。
    1971年：英特尔发布了第一个微处理器4004。4004规格为1/8英寸 x 1/16英寸，只载有2,000多颗晶体管，采用英特尔10微米PMOS技术生产。
    1978年：英特尔历史性地将Intel 8088微处理器售予IBM新设的个人计算机业务部，令该处理器成为IBM新产品IBM PC的中枢大脑。16位8088处理器载有2.9万颗晶体管，频率分别为5MHz、8MHz和10MHz。8088的成功让英特尔挤身「Fortune 500强」企业排名榜，《Fortune》杂志亦将英特尔公司评价为“Business Triumphs of the Seventies”。
    1982年：286微处理器（又称80286）推出市场，成为英特尔出品的第一个16位处理器，可运行所有为英特尔上一代产品所编写的软件程序。286处理器使用了134,000颗晶体管，频率分别为6MHz、8MHz、10MHz和12.5MHz。
    1985年：英特尔386微处理器面世，载有27.5万颗晶体管，是最初4004晶体管数量的100多倍。386是32位芯片，具备多任务处理能力，亦即可在同一时间执行多个程序。
    1993年：Intel Pentium处理器面世。此处理器采用0.8微米制程技术生产，载有300万颗晶体管。
    1999年2月：英特尔发布Pentium III处理器。Pentium III是1x1正方形硅晶，内含950万颗晶体管，采用英特尔0.25微米制程技术生产。
    2002年1月：英特尔Pentium 4处理器推出，令高性能桌面计算机可以实现每秒22亿个周期运算的速度。它采用英特尔0.13微米制程技术生产，载有5,500万颗晶体管。
    2002年8月13日：英特尔透露90nm制程技术的若干技术突破，包括高性能、低功耗的晶体管、应变硅晶（strained silicon）、高速铜质连接面（copper interconnects）和新型low-k介质材料。这是业内首次在生产过程中采用应变硅晶。
    2003年3月12日：针对手提电脑的Intel Centrino流动技术平台诞生，包括了英特尔最新的流动处理器Intel Pentium M处理器。该处理器建基于全新的优化流动微架构，采用英特尔0.13微米制程技术生产，载有7,700万颗晶体管。
    2005年5月26日：英特尔第一颗主流双核处理器Intel Pentium D诞生，内有2.3亿颗晶体管，采用英特尔领先的90nm制程技术生产。
    2006年7月18日：Intel Itanium双核心处理器推出市场，采用全球最精密的产品设计，内有17.2亿颗晶体管。该处理器采用英特尔90nm制程技术生产。
    2006年7月27日：全球最佳处理器 ― Intel Core 2 Duo处理器诞生。该处理器载有超过2.9亿颗晶体管，采用英特尔65nm制程技术，并于全球多个最先进的实验室产生。
    2006年9月26日：英特尔宣布正在开发超过15种针对桌面计算机、手提电脑及企业市场的45nm制程产品，代号为“Penryn”，是Intel Core microarchitecture衍生的技术。

英特尔位于美国亚利桑那州的Fab 32已现采用最先进的45nm制程技术

    2007年1月8日：为了将四核心处理器拓展至主流消费者市场，英特尔发布了针对桌面计算机，并由65nm制程生产的四核心处理器和两款四核心服务器处理器。Intel Core 2 Quad四核心处理器内有5.8亿多颗晶体管。
?2007年1月29日：英特尔公布采用突破性的晶体管材料，即high-k材料及金属闸极（metal gate）。英特尔将在Intel Core 2 Duo、Intel Core 2 Quad及Xeon系列多核心处理器等新一代处理器中采用这些材料，在数以亿计的45nm晶体管或超小型晶体管（或开关）上构建绝缘层及开关闸极。研发代号为Penryn。已可投入使用的45nm处理器已采用了这类先进的晶体管。