Vă mulțumim pentru sprijinul dvs.!
Starea actuală a tehnologiei semiconductoare a Intel: un proces de 90 de nanometri
În primul rând, se concentreze pe starea actuală a corporației în domeniul semiconductorilor și al tehnologiei microprocesor, ca noua tehnologie de proces 65-nm, este în mare măsură o dezvoltare a ideilor cuprinse în punerea în aplicare a actualei generații de microprocesoare de 90 de nanometri. Deci, să enumerăm momentele-cheie ale tehnologiei moderne de 90 nm.
1. Tehnologia siliciului stresat
Poate că astăzi este cea mai cunoscută tehnologie "între mase" care distinge procesul Intel de 90 nm față de cele anterioare. Acesta vizează rezolvarea uneia dintre cele mai importante sarcini ale industriei microprocesoarelor # 151; crește viteza tranzistorilor, formând nucleul procesorului. Principiul său este să se întindă (în cazul tranzistorilor NMOS) sau să comprime (pentru tranzistoarele PMOS) rețeaua cristalină corectă de siliciu # 151; materialul canal al tranzistorului cu efect de câmp, care conduce la o creștere a conductivității găurilor de electroni, adică accelerarea trecerii curentului electric prin canalul prin reducerea rezistenței sale (până la 30% pe PMOS-tranzistor și până la 10% în NMOS-tranzistori). La rândul său, crescând astfel viteza de comutare de tranzistori, ceea ce duce la forma finală a posibilității de a crește viteza procesorului (presupunând că nucleul microprocesor este un CMOS-soluție, adică o combinație de PMOS și NMOS-tranzistori, media ar trebui să fie de așteptat să 20% din creșterea sa). Compresia sau întinderea structurii corecte a rețelei cristaline de siliciu în cazul general este "tensiunea" sa, care se reflectă în denumirea acestei tehnologii.
Tehnologia siliciului tensionat. În stânga # 151; o latură de cristal comprimată de siliciu PMOS-siliciu și o latură de cristal întinsă a siliciului NMOS-tranzistori; dreapta # 151; fluxul curent printr-o rețea de cristal obișnuită și tensionată de siliciu.
2. tranzistori avansați
O componentă semnificativă a tehnologiei Intel de 90 nm este folosirea tranzistorilor miniaturali, de înaltă performanță, care au un consum redus de energie și funcționează la o tensiune redusă de alimentare (
1.2 B). Tranzistorii sunt caracterizați printr-un obturator cu grosimea de 50 nm din siliciu policristalin, utilizând un strat de silicid de nichel (NiSi) # 151; materialul având o rezistență electrică liniară mai mică decât disilicidul de cobalt utilizat anterior (CoSi2) în lungimile poarta mai mică de 100 nm. Grosimea stratului de oxid dielectric este o poarta în tranzistorul 90nm este de 1,2 nm, acesta din urmă este realizat dintr-un dioxid de siliciu convențional (SiO2), care a funcționat bine în ultimii 30 de ani ca un material pentru tranzistoarele componente este în primul rând datorită ușurinței de fabricație (oxid stratul este realizat direct "în loc", adică în procesul de fabricare a tranzistoarelor, prin oxidarea termică a suprafeței substratului). În plus, utilizarea acestui material oferă o posibilitate de a crește și mai mult viteza de funcționare a tranzistorilor formate prin reducerea grosimii ei izolatoare (desigur, numai la o anumită limită, așa cum sa discutat mai jos).
Tranzistoare de 90 nm. În stânga # 151; vedere generală a tranzistorilor; dreapta # 151; strat de poarta de oxid.
3. Conexiuni intertransistor cu 7 straturi
Prezentul procedeu implică utilizarea de înaltă densitate 7 straturi de interconectare de cupru, rezultând un cost total mai mic de producție, precum și un nou tip de dielectric cu o constantă scăzută dielectric (low-k), care este o nitrură de siliciu (SiN), în combinație cu un material de oxid ( a cărui compoziție exactă nu este dezvăluită), carbon dopat (oxid dopat cu carbon, CDO). Acest lucru reduce „intercontact“ capacitate de 18-20% față de aplicat 130 nm siliciu oxyfluoride (SiOF), care accelerează „vnutrichipovuyu“ comunicare și reduce consumul de energie al cipului.
Conexiuni intertransistor de 90 nm. În stânga # 151; vedere generală a conexiunilor; dreapta # 151; structura stratului dielectric.
4. Substraturi de producție de 300 mm
Miezuri de microprocesoare, produse prin tehnologia procesului de 90 nm.
Viitorul apropiat al tehnologiei semiconductoare Intel: un proces de 65 nm
1. Tehnologie avansată a siliciului stresat
Tehnologia siliciului intens, folosită de Intel încă de la procesul de 90 nm, în tehnologia procesului de 65 nm este dezvoltată în continuare. Prin aplicarea unei tehnologii „tensiune“ canal de siliciu puternic, un nou proces realizat o creștere suplimentară a vitezei de comutare tranzistori prin creșterea activității curente (ID. Sau ION) cu 10-15%, menținând în același timp o scurgere de curent substanțial constantă prin stratul de oxid de poarta (Igate). totală Câștigul în frecvența de ceas, ca urmare a tehnologiei de siliciu încordate de a doua generație îmbunătățită, potrivit Intel, este de ordinul a 30% (comparativ cu siliciu „neaccentuate“).
2. Noi tranzistoare de 65 nm
Tranzistorii fabricați în procesul de 65 nm sunt caracterizați printr-o scădere suplimentară a lungimii obturatorului de polisiliciu nichel-silicidat la 35 nm, menținând în același timp grosimea stratului de oxid al porții la 1,2 nm. Cea de-a doua circumstanță determină ca curentul de scurgere să rămână la același nivel, iar o combinație a acestor fapte reduce capacitatea porții (CGate) la 20%, ceea ce duce la o reducere a consumului de energie "activă" a cipului. Cu toate acestea, nu trebuie să uităm de o astfel de caracteristică importantă a unui tranzistor cu efect de câmp ca curentul în staționare (IOFF) # 151; curent care curge de la sursă la scurgere în modul "inactivitate" al tranzistorului, a cărui apariție este asociată cu o "defalcare" parțială a materialului canalului de închidere, precum și cu materialul substratului. Cea mai recentă prezentare a tehnologiei de 65 nm nu a fost găsit nici o mențiune despre acest lucru, destul de un punct fundamental, mai degrabă, se pare că, în diagramele prezentate IOFF doar ... imperceptibil înlocuiește cu valoarea Igate. În același timp, este bine cunoscut din datele de literatură că o scădere a lungimii porții conduce în mod necesar la o creștere a puterii actuale IOFF. care, apropo, nu este negată de Intel însuși într-o serie de alte prezentări.
Problema scurgerii curente în repaus (IOFF). De sus # 151; să clarifice esența problemei. de mai jos # 151; raportul ION / IOFF pentru 90 nm și 65 nm tranzistor, conform ultimei prezentări tehnologia de 65 nm (stânga) și dependența mărimii curentului IOFF poarta canal, în conformitate cu „tranzistori viitor“ prezentare Intel (dreapta). IOFF inconsistența datelor. luate din două prezentări diferite ale aceleiași companii, așa cum se spune, "este evident".
Problema creșterii rezistenței electrice a materialului sursă și scurgerii ca dimensiune scade. Soluția sa în procesul de 65 nm este reprezentată de utilizarea siliciului de nichel (NiSi) pentru fabricarea acoperirii acestor componente tranzistorice împreună cu capacul porții.
3. Conexiuni intertransistor cu 8 straturi
Noul proces tehnologic introduce, de asemenea, schimbări în proiectarea secțiunilor de conectare. În primul rând, a adăugat un alt, al optulea de metal (cupru) strat suplimentar oferind o densitate creștere de contact și viteza de propagare a semnalelor electrice. Dielectric este încă folosit material de oxid low-k dopate cu carbon (CDO), dar constată că tehnologia de fabricație a fost îmbunătățită în comparație cu actualul proces de 90 nm. Utilizarea unui astfel de material în combinație cu noua procedură compuși linii scară de cupru de 0,7 ori duce la o reducere în continuare „intercontact“ capacitate care, așa cum sa menționat în secțiunea anterioară, ceea ce duce la reducerea puterii disipate în compușii mezhtranzistornyh.
Conexiuni intertransistor de 65 nm. Vedere generală și descriere succintă a tehnologiei de fabricare a acestora.
4. celule SRAM de 0,57-μm2, tranzistoare în modul somn
Cipuri de memorie statică de 65 nm (SRAM). În stânga # 151; tipul de cip și caracteristicile sale tehnice; dreapta # 151; proprietățile de economisire a energiei ale cipului asociate cu utilizarea "tranzistorilor în modul de repaus"
65nm Cell SRAM-chip este un pachet de șase tranzistor (tehnologie 6T) și are o suprafață de 0,57 m 2 (pentru comparație, un cache SRAM 90 nm are o suprafață 6T celulă 1,0 m 2) și se caracterizează printr-un prag de zgomot static relativ scăzut (Marja de zgomot static, SNM), permițând dispozitivului să funcționeze la tensiuni de până la 0,7 V.
După cum sa menționat în prezentarea tehnologiei de 65nm, o diferență importantă între noul SRAM 65nm cip este utilizarea așa-numitelor „tranzistori de somn“, care controlează fluxul de curent la celulele submassivam SRAM, în funcție de starea lor (tensiune de alimentare la un anumit set de celule este oprit atunci când acesta este inactiv , și este inclusă atunci când efectuați un apel la unul din elementele acestui set). Este evident că rezultatul aplicării „tranzistori modul de somn“ este o reducere semnificativă a consumului de energie electrică procesor subsistem cache, care este deosebit de important pentru dispozitivele mobile. În ciuda faptului că această tehnologie este considerată a fi o trăsătură distinctivă este dispozitivele de 65-nm SRAM, trebuie remarcat faptul că acest lucru (nu spunem că o astfel de) tehnologie, de fapt, a fost mult timp pus în aplicare și utilizate începând cu zilele de 130 nm procesoare mobile Pentium M cu nucleu, Banias care știu cum să „pună la culcare“ zone neutilizate ale sale L2-cache.
5. Substraturi de producție de 300 mm
Producția de chips-uri de 65 nm utilizează același substrat de 300 mm folosit la producerea generației curente de miezuri de procesoare de 90 nm. Producția experimentală a dispozitivelor de 65nm în timp se desfășoară în prezent la fabrica D1D din Hillsbrough, Oregon, unde acest proces a fost dezvoltat.
Principalele sarcini ale celor mai apropiate tehnologii viitoare de semiconductoare Intel
Sarcinile tehnologice
Care sunt principalele provocări tehnologice ale viitoarelor tehnologii semiconductoare? Printre cele mai importante, Intel observă următoarele: performanța (evident, referindu-se la dificultatea mai mare și mai mare ca lor preferat „frecvență tot mai mare“ sau „urmărirea gigahertzi“), reducând problema de scurgere de curent și „prețul“ de o creștere suplimentară a puterii nete (creșterea raportului ION / IOFF).
Tri-gate tranzistori
Problema curentului de scurgere
După cum sa menționat mai sus în ceea ce privește 90nm moderne și procese 65nm viitoare, ca material al stratului poarta dielectric are timp de 30 de ani, dioxid de siliciu este utilizat (SiO2), în principal datorită posibilității de a crește viteza de operare tranzistor prin reducerea grosimii formate stratul izolant. Cu toate acestea, o reducere suplimentară a grosimii stratului de oxid (o grosime de 1,2 nm, utilizat la 90 nm și 65 nm tehnologie de proces, reprezinta doar 5 straturi atomice!) Însoțite Inevitabil de apariția efectelor adverse, în special # 151; în creștere de scurgere de curent prin poarta dielectric (Igate), care se manifestă ca o creștere semnificativă a consumului de energie și de disipare de putere, precum și comportamentul „anormal“, a tranzistorului (rețineți că, datorită acestor probleme 90nm procesor Pentium 4 Prescott tactat la 4,0 GHz și nu a văzut lumina și a fost recent complet exclusă din planurile de dezvoltare).
Problema scurgerilor curente prin poarta (IGate). În stânga # 151; să clarifice natura problemei; dreapta # 151; dependența curentului de scurgere de grosimea stratului de oxid al porții.
Pentru a rezolva această problemă critică Intel este planificat să înlocuiască materialul actual al acoperirii poarta dielectric (SiO2) cu un strat mai gros de material cu constantă dielectrică ridicată (high-k), având proprietăți mai bune de izolare și creează, de asemenea, o capacitate ridicată între poarta și canalul tranzistor (așa cum este revendicat Intel, denumirea «high k» provine tocmai din expresia «înaltă capacitate»). Prima proprietate a unui astfel de material reduce în mod semnificativ curentul de scurgere, adică tranzistor de consum „pasiv“ de putere, iar al doilea vă permite să crească în mod semnificativ viteza de comutare a statelor sale. Ca materiale preferate de mare k în notele de literatură folosesc de zirconiu și hafniu oxizi.
Utilizarea dielectricilor cu o constantă dielectrică ridicată (mare k) ca material al stratului izolator al porții.
Sarcinile litografice
Printre sarcinile litografice ale viitorului, Intel remarca problemele legate de controlul dimensiunii elementului si de realizarea mastilor. Înainte de a trece la o scurtă trecere în revistă a acestor probleme și a soluțiilor lor, să ne ocupăm mai mult de procesul de litografie în ansamblul său.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: