摩尔定律一直是推动集成电路性能向前发展的一个有影响的参数。几十年来,每个电路的晶体管数量大约每两年就翻一番。但这种速度会被超越吗?
14纳米工艺和FinFET技术的开发人员认为可以。英特尔、IBM、东芝和三星都在采用14纳米工艺,并在研发阶段尽快实现FinFET技术的量产。
14纳米工艺本质上是更便宜的,因为掩埋的氧化物层产生内置的蚀刻停止,使得蚀刻非常简单。
FinFET技术是加州大学伯克利分校研究人员创造的一个术语,有望带来一些令人印象深刻的性能优势,包括在亚微米级对短通道效应的更严格控制和更低的断态电流。
此外,该技术将允许单个晶体管作为一个多栅器件。实验栅极堆材料和器件结构的使用也会显著影响模拟器件的性能。
IBM开始了
IBM已经致力于在14纳米节点上采用基于绝缘体上硅(SOI)晶圆的finfet技术。事实上,该公司打算在其所有的14纳米产品中使用SOI,包括其内部使用的服务器处理器以及为自己和客户制造的asic。
IBM半导体研究中心副总裁Gary Patton在近期发表演讲,解释了SOI如何提供散装硅晶片没有的优势。
“工艺复杂性降低了,因为埋置的氧化层创建了一个内置的蚀刻停止,这使得蚀刻非常简单。而且,在14纳米节点上,成本问题消失了。”
从根本上讲,这意味着14nm过程中涉及的减少的过程步骤抵消了SOI晶片的成本。SOI的另一个优点是对软误差发生的高度免疫力。
IBM已经利用SOI技术开发了DRAM设备。该公司认为,将这一技术应用到垂直配置的设备上将会相对简单,这是正确的。
其他玩家
由三星、GlobalFoundries和东芝等公司组成的Fishkill联盟预计将批量生产14纳米节点的finfet。IBM还与意法半导体(STMicroelectronics)和乐帝(Leti)合作,开发一种平面SOI技术,提供完全枯竭的技术。
与此相关,研究机构Imec已经为14纳米逻辑芯片开发了早期版本的工艺开发工具包(PDK)。这种PDK的目标是引入许多新技术,如FinFET技术和极紫外(EUV)光刻技术。
Imec及其合作伙伴正在开发一种使用PDK的14纳米测试芯片,将于今年晚些时候发布。该芯片将促进14纳米节点的互连、工艺、光刻元件和电路性能。
与这些公司“全速前进”的14纳米技术相比,台积电(TSMC)可能已经宣布了追赶FinFET技术的计划。然而,该公司规定,在14纳米节点成为主流工艺之前,该技术将无法提供给客户。
返回2002年,台积电演示了它被称为Omega FinFET的产品,这是一个可以在0.7 V上运行的25纳米晶体管。然而,这一示范不会导致商业实施。
因此,可以合理地说,公司朝着14纳米FinFET技术的发展速度可能意味着集成电路的发展有望超过摩尔定律,摩尔定律最初认为,电路上的晶体管数量将每两年翻一番。
也有传言称,英特尔已经在研究如何在几年内从14纳米进步到8纳米。是时候让摩尔定律减速了吗?也许吧。这里唯一的疑问是,在8纳米,硅的理论操作极限将会被超越。那么接下来会发生什么呢?答案就在石墨烯中。