Благодаря ви за подкрепата!
Сегашното състояние на полупроводниковата технология Intel технологията на 90-нм процес
На първо място, се фокусира върху текущото състояние на корпорацията в областта на полупроводници и микропроцесорна технология, тъй като новата 65-нм технология процес е до голяма степен развитието на идеите, залегнали в изпълнението на сегашното поколение 90-нанометрови процесори. Така че, ние се изброят основните точки на модерния 90-нм технология.
1. напрегнат силиций технология
Може би днес е най-известен с технология "масите" отличава процес на Intel 90nm от предишните. Той е насочен към решаване на един от най-важните задачи на микропроцесорната индустрия # 151; увеличаване на скоростта на транзисторите образуващи сърцевина процесор. Нейната основна състои в разтягане (в случая на NMOS транзистори) или компресия (за PMOS транзистори) редовен кристални силициеви решетка # 151; материал канал FET, което води до увеличаване на електрон-дупка проводимост, т.е. ускоряване на преминаването на електрически ток през канала чрез намаляване на съпротивлението му (до 30% по-PMOS транзистор и до 10% в NMOS-транзистори). На свой ред, което води до повишаване скоростта на превключване на транзистори, което води до крайна форма на възможността да се увеличи скоростта на процесора (приемайки, че сърцевината на микропроцесора е CMOS-разтвор, т.е. комбинация от PMOS и NMOS-транзистори, средната стойност трябва да се очаква 20% от увеличението). Структурата на компресия или опън силициев решетка правилното цяло е неговата "напрежение", което се отразява в заглавието на тази технология.
цедено силициева технология Intel. оставен # 151; кондензирано кристална решетка на силициеви транзистори и PMOS-опъната кристален силиций решетъчни NMOS-транзистори; прав # 151; протичане на ток през дясната и твърд кристален силиций решетка.
2. Подобряване на транзистори
Съществен компонент на процеса на 90-нм Intel е използването на транзистори миниатюрен, висока производителност с ниска консумация на енергия и работещи при понижено напрежение (
1.2). Охарактеризирани транзистори 50 пт дебел врата на полисилициеви произведени с покритие от никел силицид (НИСИ) # 151; материал с ниска линейна електрическо съпротивление в сравнение с по-рано използва кобалт disilicide (CoSi2) в областта на портата дължина по-малка от 100 пМ. Дебелината на изолационната оксиден слой е порта в транзистор 90nm е 1.2 пМ, последният се състои от конвенционален силициев диоксид (SiO2), който е работил добре през последните 30 години, като материал за транзистори компонент се дължи предимно на лекота на производство (оксид слой се прави директно "ин ситу", т.е., по време на производствения процес транзистори, чрез термично окисление на повърхността на субстрата). В допълнение, използването на този материал дава възможност за по-нататъшно увеличаване на скоростта на работа на транзисторите, образувана от намаляване на дебелината на тях изолационен (разбира се, само до определена граница, както е обсъдено по-долу).
90nm транзистори. оставен # 151; изглед в перспектива транзистори; прав # 151; порта оксид слой.
3. 7-слой mezhtranzistornye съединение
Настоящият метод включва използването на 7-пластова мед свързване с висока плътност, което води до по-ниска обща цена на производство, както и нов тип диелектрик с ниска диелектрична константа (ниско-к), който е силициев нитрид (SiN) в комбинация с оксид материал ( точният състав на които не е описано), легирани с въглен (въглерод-легирани оксид, CDO). Това намалява "Интерконтакт" капацитет до 18-20% в сравнение с прилаганата 130 нм силициев оксифлуорид (SiOF), което ускорява "vnutrichipovuyu" съобщението и намалява консумацията на мощност на чипа.
90nm mezhtranzistornye съединение. оставен # 151; общ вид на съединенията; прав # 151; структурата на диелектричния слой.
4. 300 mm субстрат производството
Микропроцесорна ядро произведени от 90 нм технология процес.
Близко бъдеще полупроводникови технологии Intel 65-нм технология процес
1. Подобрен обтегнати силициева технология
обтегнати силиций технология използвана Intel обсъдено по-горе като се излиза от процеса 90 пМ, в технологията на процес 65nm получава по-нататъшното му развитие. Чрез прилагането на силна технология "напрежение" силиций канал, нов процес постигне допълнително увеличаване на скоростта на превключване транзистори чрез увеличаване на активността на ток (ID. Или йон) от 10-15%, като се поддържа по същество постоянна изтичане на ток през слой порта оксид (IGate). Общата печалба в честотата на часовника в резултат на подобрен второ поколение обтегнати силиций технология, съгласно Intel, е от порядъка на 30% (в сравнение с "ненапрегнат" силиций).
2. Нови 65nm транзистори
Транзистори произведени по технологията на 65-нм процес, характеризиращ се с допълнително намаляване на никел silicized полисилициеви порта дължина от 35 пМ, като се поддържа дебелината на порта оксид слой от 1,2 пМ на. Последното обстоятелство е причината за изтичане на ток опазването на същото ниво, както и комбинацията от тези факти се намали портата капацитет (CGate) до 20%, което води до намаляване консумира чип "активна" власт. Въпреки това, ние не трябва да забравяме за толкова важна характеристика на БНТ като летаргичен ток (IOFF) # 151; ток, преминаващ от източник да се отцеди в "сън" режим транзистор, чиято поява е свързана с частичен "разбивка" на материала за печат канал и субстратния материал. Най-новото представяне на технологията на 65-нм не е намерен всяко споменаване на това, доста от основните начини, по-скоро, както изглежда, в представените диаграми IOFF просто ... неусетно заменя със стойността на IGate. В същото време, от литературата Добре известно е, че намаляването на дължината на порта е задължително да води до увеличение на ток IOFF. който, между другото, не отрича и самата Intel в редица други презентации.
Проблемът с изтичане на ток в състояние на покой (IOFF). отгоре # 151; обяснение на същността на проблема. отдолу # 151; съотношение ION / IOFF за 90-нм и 65-нм транзистор, според последното представяне технологията на 65-нм (вляво) и зависимостта на текущия размер на IOFF порта канал, в зависимост от представянето "бъдеще транзистори" Intel (вдясно). IOFF несъответствие на данните. взети от две различни представяния на една и съща фирма, както се казва, "има".
Проблемът за увеличаване на електрическото съпротивление на източника на материал и канала с намаляване на размера. Решението му да процес 65nm е представен като прилагането на никел силицид (НИСИ) за производство на компоненти за покритие на данни, заедно с транзистор порта покритие.
3. 8-слой mezhtranzistornye съединение
Новият процес също променя схемата производството на свързващи части. Първо, още един, осмият метал (мед) слой за предоставяне на допълнителна плътност увеличение контакт и скорост на разпространение на електрически сигнали. В диелектрик все още се използва ниско к оксид материал легиран с въглен (CDO), но отбелязва, че нейната производствена технология е подобрен в сравнение с настоящия процес на 90 пМ. Използването на такъв материал във връзка с новата процедура 0.7-кратни мащаб линии медни съединения води до по-нататъшно намаляване "Интерконтакт" капацитет, които, както е отбелязано в предишния раздел, което води до намаляване на мощността, разсейвана в mezhtranzistornyh съединения.
65nm mezhtranzistornye съединение. Общ изглед и кратко описание на технологията на тяхното производство.
4. 2 0.57 микрона SRAM клетки транзистори "сън"
65nm статични чипове памет (SRAM). оставен # 151; оглед на чипа и неговите характеристики; прав # 151; енергоспестяващи свойства на чипа, свързани с използването на "сън" транзистори
Cell 65nm SRAM чип е пакет от шест транзистор (6T технология) и е с площ от 0.57 m 2 (за сравнение, 90 пМ кеш SRAM е с площ 6T-клетъчна 1.0 m 2) и се характеризира с праг сравнително ниска статичен шум (Статично шум Margin, SNM), което позволява на устройството да работи при напрежение до 0,7 V.
Както е отбелязано в представянето на технологията на 65nm, една важна разлика между новата 65nm чип SRAM е използването на така наречените "съня транзистори", които контролират потока на ток за submassivam SRAM клетки в зависимост от техния статус (захранващо напрежение към даден набор от клетки се изключва, когато тя не се използва и е включена в лечението упражнения за един от елементите на комплекта). Очевидно е, че в резултат на прилагането на "транзистори спящ режим" е значително намаляване на потреблението на електроенергия подсистема кеш на процесора, което е особено важно за мобилни устройства. Въпреки факта, че тази технология се смята за отличителна черта е 65-нм SRAM устройства, трябва да се отбележи, че това (да не кажа, че такъв) технология, всъщност, отдавна е внедрена и се използва, тъй като дните на 130-нм мобилен Pentium M процесори с ядро Баниас, които знаят как да "приспи" неизползваните области на своята L2 кеш.
5. 300 mm субстрат производството
При производството на 65nm чип използва същите 300-мм вафли, използвани при производството на сегашното поколение на 90-нм процесорни ядра. Пилотен производство се 65nm устройства, извършени в завода в D1D Hilsbro, Орегон, където разработва процеса.
Основните задачи на бъдещия Intel близко полупроводникови технологии
технологични проблеми
Какви са основните технологични предизвикателства на бъдещите технологии полупроводникови? Сред най-важните, от Intel отбелязва следното: представяне (очевидно се позовава на по-голяма и по-голяма трудност като любимия си "все по-често" или "преследване на гигахерца"), намаляване на сегашния проблем течове и "цената" на по-нататъшно увеличение на нетната мощност (с увеличаване на съдържанието ION / IOFF).
Trehzatvornye (три-порта) транзистори
Проблемът с изтичане на ток
Както е отбелязано по-горе по отношение на модерна 90nm и бъдещите процеси 65nm, като материал на диелектричната порта слой е 30 години, силициев диоксид се използва (SiO2), главно поради възможността за увеличаване на скоростта на работа транзистор чрез намаляване на образуваната дебелината да изолиращия слой. Въпреки това, по-нататъшно намаляване на дебелината на оксид слой (дебелина от 1.2 пМ, използвани в 90-пМ и 65 пМ технология процес, представляват само 5 атомни слоеве!) Неизбежно придружено от появата на странични ефекти, особено # 151; увеличаване на ток през порта диелектрик (IGate), която се проявява като значително увеличение на консумацията на енергия и загуба на мощност, както и "аномално" поведението на транзистора (имайте предвид, че в резултат на тези проблеми 90nm процесор Pentium 4 Prescott опревелена 4.0 GHz и никога не съм виждал светлината и е изцяло изключена от плановете за развитие).
Проблемът с изтичане на ток през портата (IGate). оставен # 151; обяснение на същността на проблема; прав # 151; зависимост от изтичане на ток от дебелината на слоя на порта оксид.
За решаването на този критичен Intel проблем е планирано да замени настоящия материал от диелектричен порта покритие (SiO 2) с по-дебел слой от материал с висока диелектрична константа (високо-к), като по-добре изолационни свойства и също създава висок капацитет между порта и канал транзистор (съгласно Intel, името на «високо к» произлиза само от израза «голям капацитет»). Първият собственост на такъв материал значително намалява изтичане ток, т.е. консумация транзистор "пасивна" власт, а вторият ви позволява значително увеличаване на скоростта на превключване на своите държави. Като предпочитани високо к материали в литературата бележки използва на цирконий и хафний оксиди.
диелектрици на работа с висока диелектрична константа (високо-к) материал като порта изолационен слой.
литография задача
Сред задачите литографски Intel казва бъдещия размер на проблема с контролен елемент и производствени маски. Преди да се обърнат към кратко разглеждане на тези проблеми и техните решения, ще се фокусира по-подробно върху процеса на литографията като цяло.
Свързани статии