過去30多年來，摩爾定律一直準確地預測晶片內含的電晶體數量每2年就會增加一倍。這種擴增速度造就出呈指數性爆增的效能，促使全世界的商業與生活模式邁向電腦化，主導目前的經濟體系。
過去30多年來，摩爾定律一直準確地預測晶片內含的電晶體數量每2年就會增加一倍。這種擴增速度造就出呈指數性爆增的效能，促使全世界的商業與生活模式邁向電腦化，主導目前的經濟體系。
這一波成長曲線中的下一個成長波段將是90奈米(nm)的製程技術。以目前業界的發展現況，晶片大廠英特爾已將這項技術導入無線通訊、乙太網路、光學以及網路處理器等解決方案。本文將介紹90奈米製程如何加速運算與通訊的匯整，以及英特爾針對晶片開發的各種整合型、高效能通訊功能如何打造出各種全新的應用特色。
針對90奈米(nm)的製程技術，英特爾加入許多針對通訊進行最佳化的功能，並透過製程的整合，將某些類比功能融入90奈米數位CMOS製程中。這對通訊製造商而言是絕對正面的消息，因為整合運算與通訊功能「混合訊號技術與異質接面雙極電晶體」(heterojunction bipolar transistors)融入一套採用90奈米製程的小型晶片，將加快產業匯整的腳步，創造出效能更高的真正系統單晶片解決方案。
此外，英特爾的90奈米邏輯技術已為業界展現高容量(52 Mbits)的SRAM方案，英特爾並將這技術導入無線通訊、乙太網路、光學以及網路處理器等解決方案。
隨著技術的演進推動運算與通訊的匯整，預測在不久的將來，所有的電腦都具備通訊功能，而所有通訊裝置亦將擁有運算能力。為提供這種裝置，電腦與掌上型裝置的製造商將需要以標準型為基礎的晶片，讓系統能將各種通訊功能整合至運算平台。此外，通訊產品製造商將須在其產品中支援更高的運算與系統整合度。
雖然現有的晶片技術能透過多重晶片或多重晶粒的設計來整合這些應用功能，但以往運算與通訊晶片的製程技術都是各自進行最佳化，造成整合型解決方案的研發須耗費更長的時間與更高的成本。
例如，電腦產業晶片製造商一直致力於滿足市場對最高效能邏輯元件以及最小體積CMOS記憶體尺寸(支援SRAM快取)的需求，同時控制驅動電流與漏電流的水平；通訊產業晶片製造商則須在各種無線頻率下維持高速類比I/O運作。
此外，支援通訊設計的晶片則較重視臨界電壓(voltage threshold)與線性轉移電導的直流(DC)參數。也就是說，因為功能需求上的差異促使不同產業的業者採取不同的設計策略與製程，而為達到真正的匯整且避免增加成本，這2種晶片製程必須一同進行最佳化。
以目前業界技術發展來看，英特爾是將這2種製程在90奈米製程上匯合，而由於英特爾擁有開發通訊與運算元件的經驗，因此其研發工程師能發揮縮小電路規格的優勢，消除2種製程之間的效能差距。在此同時，英特爾的90奈米技術運用縮小電路規格所帶來的更多電晶體，藉以大幅增加應用功能的數量，其中包括類比與數位，將全數整合至晶片中。
英特爾將運算與通訊功能運用90奈米技術進行整合，藉由運用一套數位CMOS製程，發展出不降低CMOS效能的方案。這將讓業者能在摩爾定律所預測的成長曲線下，同步提升運算與通訊的功能(communication feature)(1)，故能為通訊產業提供所有伴隨而來的利益，其中包括呈指數攀升的效能、降低耗電率以及更低的研發成本。
在配合真正的匯整型解決方案時，晶片製程須予以最佳化，以因應各種關鍵的研發標準，以下說明四項標準：
如摩爾定律所預測，英特爾90奈米製程讓處理速度增加至2倍以上，讓效能得以大幅提升。增加的處理威力提供所需的效能，讓業者能開發各種高整合度的通訊系統單晶片。
因此，業者可以更短的時間與更低的成本開發各種真正匯整的解決方案，讓代工廠商能運用模組化、完全整合的開發元件，加快推出性能最強大的解決方案。
透過類比與數位整合以及生產技術的改良，英特爾的通訊設計所生產出晶片的體積，比現有的130奈米製程技術小2.5倍(如圖1所示)。這將造就出更省電的產品設計，進而延長電池續航力、簡化散熱設計以及降低運作成本。此外，運用90奈米製程將通訊與運算功能整合至單一晶片中，可減少整合型解決方案所需使用的晶片數量，進而降低系統層級的耗電率。此外，更小的規格有助於節省使用空間，讓業者設計與生產出更小的系統解決方案，支援新型的企業與電信網路。
英特爾90奈米製程技術讓部份流入的類比訊號能轉換成數位訊號，以數位規格進行處理後，再轉換回類比格式傳出。這種作法讓通訊技術能達到摩爾定律預估的每 2年效能加倍的目標。透過以90奈米技術供應所需的類比建構基礎，類比訊號可在同一個晶片內轉換成數位訊號。支援混合訊號的可擴充設計，加上為客戶提供各種邏輯功能的整合管道，協助降低研發成本與改良設計流程，讓業者能更迅速研發各種新產品，更快將產品推入市場。此外，更小的電晶體尺寸亦有助於降低耗電率。
英特爾的90奈米技術讓業者能將整套設計方案整合至單一晶片中。在圖2所示的機板範例中，顯示一套完整的光收發器，即訊號從光學傳入至錯誤/修正元件，再傳經訊框器、網路處理器、一直到switch fabric，這些元件都能整合至單一晶片。運用90奈米開發出更小的電晶體尺寸，讓更多電路能整合至更小的空間內，如圖2所示讓各個元件都能建置在單一晶片內。運用90奈米生產出7層金屬互連電路，讓所有元件的介面都能在晶片內部串連，進而大幅降低外部接腳的數量，這種作法將能縮小電路板的空間需求。
英特爾的90奈米通訊技術率先採用90奈米邏輯製程。在2002年初，英特爾即展出多款全功能晶片組，內含容量創記錄的52 Mbits SRAM(快取記憶體)。將6組電晶體封裝在1平方微米的面積內，英特爾的新技術讓整個晶片含有3.3億個電晶體，展現運用90奈米製程技術所帶來的高密度與效能。
這些成就背後的支援技術包括50奈米電晶體閘極長度、厚度僅有1.2奈米的邏輯閘氧化層(不到5個原子層)以及稱為應變晶片(Strained silicon)(2)的效能提升技術。經由同步提升速度與密度，這些技術將讓晶片能執行更多的功能。例如，英特爾的應變矽晶技術能提升電子流動 (electron and hole mobility)的速度，讓電晶體的趨動電流提高10至20%，讓系統比採用現有130奈米邏輯技術的晶片提供更高的效能與更低的耗電率。
英特爾90奈米製程亦透過7層銅金屬電路(電鍍)達到更快、密度更高的互連設計，比130奈米世代晶片多出1層，而且在邏輯線路配置的密度方面更提高成本效益。新型低介電係數材質能降低線路間的電容，加速晶片間的通訊以及降低耗電率，而這些技術亦將結合英特爾的產能，讓英特爾能迅速量產90奈米邏輯晶片。
由於所有英特爾90奈米製程都會應用在12吋晶圓上，這項製程已建置在多座英特爾晶圓廠，英特爾可迅速地以低廉的成本開始量產。另外，這一套製程可運用更多的電晶體大幅提升晶片執行功能的數量，包括類比與數位功能，可讓設計工程師與客戶可迅速地以低成本研發各種高整合度系統層級解決方案。而透過這些高效率技術，這類解決方案可讓客戶不需投入昂貴的成本自行開發專利ASIC產品，協助降低資金與運作成本。
英特爾透過建置130奈米製程技術展現生產方面的專業能力，同時並運用部份130奈米製程的工具來協助英特爾工程師與晶圓廠迅速進入新型90奈米製程晶片的量產。
此外，設計與生產間的緊密整合可協助縮短英特爾量產以90奈米製程為基礎的晶片時程。另外，在大手筆投資研發下，英特爾運用各種效能提升的材料，例如像應變晶片、低介電係數材料以及各層板間的銅金屬互連。
英特爾在其90奈米邏輯製程中加入雙極電晶體與其它專為通訊應用所設計的最佳化的技術。其中一項為英特爾90奈米通訊技術加入多項不會減損CMOS效能的類比功能，而為達到這項技術，英特爾改進多項專為通訊設計的90奈米邏輯製程，並加入許多專屬類比元件，讓各種關鍵類比功能進行數位化。
英特爾的90奈米製程技術在通訊方面的改進包括：
英特爾90奈米邏輯製程在許多方面亦協助業者達到各種通訊功能的效能標準，例如結合銅導線與低介電係數材料等。
英特爾將在邏輯與通訊版的90奈米晶片中採用與130奈米製程大致相同的工具組，以確保能讓產品迅速問市，以及儘早邁入量產階段。緊密整合設計與量產亦讓英特爾減低重新開發工具的需求、節省轉移至90奈米製程所須耗用的時間與資源。使用相同的工具組亦能增加重複使用設計方案的機會，讓工程師能將130奈米的資源與元件在90奈米環境中重複運用，進一步縮短客戶產品上市的時程。
從初期的發展來看，整合型英特爾90奈米通訊製程蘊含可觀的發展潛力，網路處理、無線通訊裝置、乙太網路以及光學元件，都能因這項高效率技術獲利。英特爾 90奈米混合訊號製程已成功支援一平方微米的52 Mbit容量SRAM以及業界最高的驅動電流，將為研發業者提供高效能的小型封裝方案。
行動裝置對整合型運算與通訊元件的強烈需求，將促使無線與光通訊元件成為率先運用這項製程的產品。行動通訊裝置需要高效能密度與低耗電率，90奈米通訊技術將協助業者發展各種高效率的新設計。英特爾發展出的矽鍺HBT電晶體結合90奈米製程，將讓晶片執行的各種類比功能享受到更高時脈頻率、更高的轉換電壓幅度、以及更低雜訊，讓無線通訊元件能整合訊號調節、天線驅動器以及輸入端放大器等功能。
這些技術將讓晶片整合多種無線通訊功能的作法變得可行且有效率，而雖然現今高效能Intel Pentium4處理器3GHz等能提供可觀的效能，但若透過該晶片執行各種無線通訊功能，會消耗掉處理器10%的效能。不過，透過運用90奈米製程技術，一個晶片可內含3至5億個電晶體，此時將各種無線通訊功能整合至晶片內，不但是一項可行的作法，也可幫助業者提升製造與設計效率。
網路處理器亦可運用90奈米技術提升功能與效率。透過90奈米製程技術提供更高的電晶體密度，網路處理器可提供整合型線路匯整、控制以及封包化等功能。各種效能密集應用，例如像先進安全功能，須在全線速下進行深層封包分析(例如像防範Denial of Service攻擊)，可以透過單一晶片執行這些作業。採用90奈米製程的網路處理器可內建一組智慧型伺服器網路介面，防範伺服器遭受各種常見的資源攻擊，讓網路處理器軟體偵測與辨識各種新型態攻擊，並將攻擊指令予以隔離。網路處理器亦可享受整合運算與通訊元件所帶來的利益，讓製造商能降低研發成本，並讓服務商能降低運作費用。
顯然地，整合型90奈米矽平台可支援無數令人振奮的應用，而整合型90奈米矽平台已成為進行中的趨勢：通訊與運算正逐步匯整。