CPU诞生以来一直采用铝连线技术，在CPU芯片内部，晶体管之间通过铝连线进行晶体管之间的信号传递。铝附在 硅片上，以线路的形式连接硅片上的千万个晶体管。铝的导电性能虽然不如铜，但因为过去的芯片尺寸大，而且铝不会伤及硅片，价格又便宜，自然是一种极好的选 择。但现在的晶体管越来越小，电阻率和阻抗的影响也越来越大。采用铝连线技术和0.18um线宽加工技术，使CPU工作频率达到1GHz已经达到技术的顶 峰。

铝材料与其他材料相比，电阻率并不很低，如铝电阻率为17，而铜为10.7，银为9.9。这样，线宽越小，电阻率的作用就越突出，使晶 体管的静电电容增加，延缓了晶体管的状态切换速度，从而影响CPU频率的进一步提高。此外，由于电阻率相对较高，而导致功耗升高，热量增加，直接威胁着的 安全运行。

相对铝而言，铜就具有很好的物理性能：电阻小、发热量低、导电性强。因此，基于铜连线技术的芯片更易实现高频率。据测算，在相同的条件下，铜技术芯片的功耗较铝连线技术芯片的功耗低40%，这将大大降低CPU的发热量。

铜连线技术长久以来存在许多技术上的困难，而最难的主要在于以下两点：

—是制作工艺难。

CPU 芯片中的铜线路不是将制成的铜线平铺于芯片上，而是将铜材料填到晶体管绝缘基板上的槽中。在这个工艺制作过程中，钢容易被腐蚀，产生气泡，致使传导的稳定 性大幅下降，热量集聚等难以解决的工艺问题。因此，要在芯片制造中采用铜，除了需要新的绝缘技术之外，还需要新的加工工艺流程，而且铜制工艺在空间上要与 其他工艺分开来。AMD公司有几个厂房使用铜制工艺，其人员、设备以及物料，一切与铜相关的东西都严格地与其他生产设备分离，连供气系统都是单独的。

二是硅易因铜而中毒。

铜 是人们熟知的热的良导体，但是铜在半导体制造中并没有表现出其他良好的特性，它无法可控地散开，容易弄脏半导体材料。在显微镜下才能看见的元件中，几个游 荡的铜原子已足够使电路的电子性能完全改变，变得不能再用。另外，如果铜长期和硅在一起，铜原子会侵入硅体，造成硅中毒，失去半导体的特性。

IBM公司最早克服了以上技术困难，实现了铜连线技术。其后，AMD公司最先将铜连线技术应用在CPU设计技术中。随后，英特尔公司在0.13um的Pentium 4产品中也采用了铜连线技术。

在相同条件下，铜连线技术比铝连线技术减少40%的功耗，并能实现更快的主频。铜连线技术有以下3个方面的优势：铜的电阻小，发热量小，从而可以 保证CPU在更大范围内的可靠性；采用0.13um以下及铜工艺芯片制造技术将有效地提高芯片的工作频率；能减小现有管芯的体积。

我 们看到，采用铝连线技术，英特尔公司将CPU工作频率从4.77MHz提高到10001MHz花费了20年的时间。采用铜连线工艺后，Pentium 4从1GHz提高到2GHz只花费了不到一年的时间。因此可以看到，铜连线技术是一项重要的技术革命。这种换代是革命性的，因此必须牺牲原有产品优势为代 价，原来在铝连线工艺方面拥有的设备投资越多，其转化到铜连线工艺领域的步骤也就越艰巨，以往能产生财富的金鸡如今却成了改朝换代的包袱和累赘。换装新设备就必须淘汰一大批旧有的设备，这种更新是以亿美元为单位来计算的。

这 种投人和花费很值得，因为跟铝相比，铜的内阻约低40%，铜制芯片最髙可将时钟频率提高35%。。此外，制造费用也会下降20%~30%，因为一次加工即 可完成。芯片的价格却没有因此而下降，这主要是因为厂商在新技术及厂房设备方面投人了巨额资金， 以控制铜的漂移倾向。