Phenom II处理器相对于Phenom处理器最大的改进即在于45nm工艺的成功应用。Phenom II处理器所采用的45nm工艺有以下几个特点：
浸没式193nm光刻技术
在介绍浸没式光刻技术之前，我们先来回顾一下深亚微米刻蚀的一些基本概念。
深亚微米光刻工艺
在超大规模集成电路制造过程中，光刻流程是核心部分。如上图所示，集成电路的图形在刻蚀前被事先输入到掩模（Mask）中。光源发出的光经过透镜照射在掩模版上，再经过一组透镜进行校正，到达放在底部的未刻蚀或已经进行了部分刻蚀的硅片上。硅片被事先涂好可感知光线的光刻胶，感知到光线的光刻胶即可发生化学反应，暴露出硅片表面。最后将腐蚀性的化学材料涂到硅片上，由于光刻胶不被腐蚀而硅片可被腐蚀，因此就形成了电路结构。
在芯片特征尺寸越来越小的时候——尤其是当线宽与光波的长度接近时，由于光学衍射的原因，所刻出的图像就会不准确。这就需要光波的波长不断减小，一般这是通过升级光刻机、使用更短波长的光线和更准确的透镜达到的。在90nm和65nm时代，各家厂商所使用的都是193nm的光刻设备。在45nm时代，193nm光刻机已经难以使用。
在很多年以前，人们已经预见到这个问题，因此在光刻方面进行了很多研究。一个思路是采用更短波长的光刻机，例如157nm光刻机以及目前还在研究中的13.4nm EUV光刻。但是157nm光刻机遭遇到了巨大打击，最致命的问题在于透镜。由于绝大多数材料会强烈地吸收157nm的光波，因此目前只有二氟化钙勉强可供使用。但研磨得到的二氟化钙镜头缺陷率和像差很难控制，使用寿命也很短。更要命的是二氟化钙的成本高达每千克一万美元！这使得157nm光刻几乎走上了绝路。而13.4nm EUV光刻，距离成熟更是遥远。
浸没式光刻实际上就是在激光蚀刻头的中间加入一种特殊的液体来修正光的折射，从而让其在晶圆上更好的刻录晶体管。由于光线在进入液体时存在折射率，因此对于折射率为n的液体，在空气中波长为L的光线进入液体后的波长即为L/n，这就大大突破了光刻机本身的限制。浸没式光刻其实早已出现。其理论研究始于20世纪80年代中期，在90年代已经进行了部分小规模应用。但由于人们对浸入液体的充入、对镜头的沾污、光刻胶的稳定性以及气泡等问题不了解，因此浸没式光刻的进展缓慢。但是在157nm光刻机遇挫时，人们突然意识到水（折射率为1.40）就是一种最简单同时也相当好的用于光刻的液体。从此以后，浸没式光刻很快的发展起来。2004年底TSMC和IBM即在实验室成功制出基于浸没式光刻的电路，目前UMC、TI等大公司也相继导入了浸没式光刻。
AMD是业内第一家采用193nm浸没式光刻成功生产出CPU的公司（Intel公司在Core i7处理器上采用的仍旧是193nm干式光刻技术）。根据相关资料显示，在采用浸没式光刻技术后，所生产的SRAM可以获得大约15%的性能提升。
低K介电常数材料
目前电路中的连线越来越多，而间距越来越小。在多层金属互联工艺中，各层导线会由于相互的电阻（R）和电容（C）所造成寄生效应造成严重的传输延迟（RC-delay）和Cross-talk。在深亚微米工艺中成为讯号传输速度受限的主要原因。一种方式是采用更多层金属导线的结构来缩短导线的长度，但是这增加了制程的复杂性。而采用低介电常数材料，则可以有效降低导线间电容，提高电路的速度。
传统的SiO2层的介电常数为4，而之前AMD所采用的材料介电常数为3.0。而AMD在Phenom II处理器中所使用的低介电常数材料，其介电常数已经降低到2.4。这使得AMD Phenom II处理器可以更容易的面对由于寄生效应所带来的各种问题。
AMD在90nm制程中即采用了SOI（Strained-On-Insulator）和DSL（Dual Stress Liner）工艺。而在45nm制程中，AMD仍然沿袭了这两项技术。 根据AMD官方资料，使用DSL 制备的晶体管，与无应力情况相比，这一技术能将P沟道晶体管的驱动电流提高80％，将N沟道 晶体管的驱动电流提高24％。
High-K/Metal Gate
目前电路中的连线越来越多，而间距越来越小。在多层金属互联工艺中，各层导线会由于相互的电阻（R）和电容（C）所造成寄生效应造成严重的传输延迟（RC-delay）和Cross-talk。在深亚微米工艺中成为讯号传输速度受限的主要原因。一种方式是采用更多层金属导线的结构来缩短导线的长度，但是这增加了制程的复杂性。而采用低介电常数材料，则可以有效降低导线间电容，提高电路的速度。
传统的SiO2层的介电常数为4，而之前AMD所采用的材料介电常数为3.0。而AMD在Phenom II处理器中所使用的低介电常数材料，其介电常数已经降低到2.4。这使得AMD Phenom II处理器可以更容易的面对由于寄生效应所带来的各种问题。
双应力衬底技术DSL与应变绝缘硅SOI
AMD在90nm制程中即采用了SOI（Strained-On-Insulator）和DSL（Dual Stress Liner）工艺。而在45nm制程中，AMD仍然沿袭了这两项技术。 根据AMD官方资料，使用DSL 制备的晶体管，与无应力情况相比，这一技术能将P沟道晶体管的驱动电流提高80％，将N沟道 晶体管的驱动电流提高24％。
High-K/Metal Gate
目前的Phenom II中并没有采用与Intel类似的High-K/Metal Gate。但是根据资料，AMD正在针对32nm工艺进行这方面的研发，并准备将这一技术扩展到45nm。或许在今年某个时候，我们将见到AMD发布基于这一技术的产品。
增强的三级高速缓存
得益于45nm工艺所带来的高集成度与浸没式光刻技术的成功应用，Phenom II在三级高速缓存容量和速度上比前代产品有着明显提升。高速缓存工艺是AMD的传统弱项。在Phenom处理器中，虽然集成了三级高速缓存，但是容量只 有2MB，与二级高速缓存的总容量相当。而在Phenom II处理器中，三级高速缓存的容量增加到6MB，虽然与Intel Core i7所集成的8MB三级高速缓存相比仍有差距，但毕竟大大减少了AMD与Intel的差距。另外，虽然Phenom II的三级高速缓存容量增加了，但延迟并没有增加，甚至还比Phenom处理器的三级高速缓存延迟减少了两个周期，这便是浸没式光刻技术所带来优势。
增强的执行核心
在核心流水线部分，Phenom II处理器相对于前代产品也有一些改进。这些改进体现在分支预测、LSB、LOCK指令、浮点等方面。
AMD在K10中加入了512级间接分支预测(Indirect Branch Predictor)，所谓间接分支预测是指在运用时并不是立即分支，而是从寄存器中装载需要的预测目标，它实际上是一个首选目标地址的历史记录表。
间接分支预测(Indirect Branch Predictor)在运用时并不是立即分支，而是从寄存器中装载需要的预测目标，它实际上是一个首选目标地址的历史记录表。在ROB和RS需要间接分支 的时候它就可以提供帮助，ROB和RS就可以快速提取到适用的结果，这与P6构架用可预测的条件分支替换间接分支来改善性能是相反的。
[ 本帖最后由 x_tf 于 2009-4-15 12:08 编辑 ] |
