《電子技術(shù)應(yīng)用》
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英特爾IEDM發(fā)布10nm制程細(xì)節(jié)

2017-12-13
關(guān)鍵詞: 英特爾 半導(dǎo)體 制程 晶圓

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)抵達(dá)10納米制程的路途漫長(zhǎng)而艱辛,但英特爾(Intel)似乎找到如何發(fā)揮這個(gè)制程優(yōu)點(diǎn)的方式,即將發(fā)布的首個(gè)Cannon Lake筆記型電腦(NB)料將展現(xiàn)成果。 

英特爾繼3年前在國(guó)際電子元件大會(huì)(IEDM)大會(huì)發(fā)布14納米技術(shù),近一年前在CES中展示Cannon Lake NB之后,英特爾在2017年的IEDM中首次開始公開說(shuō)明10納米制程細(xì)節(jié),并且展示面積1平方厘米晶粒范圍內(nèi)封裝1億顆電晶體的成果,宣稱是迄今密度最高的CMOS電晶體。 

英特爾年初在Technology and Manufacturing Day曾說(shuō)明10納米技術(shù)的基本功能,此制程鰭片的間距為34納米,閘極間距為54納米,最小的金屬間距為36納米。英特爾自從180納米之后即持續(xù)將每個(gè)世代的SRAM單元體積縮小0.5倍,10納米為0.0312平方微米。這樣的尺寸類似晶圓廠為蘋果(Apple)、NVIDIA和高通(Qualcomm)以7納米制程制造的芯片。 

英特爾這次在IEDM上提供更多制造步驟、功能和材料細(xì)節(jié)。10納米制程采用英特爾第3代3D鰭式電晶體(FinFET),當(dāng)鰭片更薄、更高時(shí),性能也會(huì)更佳,10納米制程的鰭片寬度只有7納米,高度46納米(先前英特爾曾提到是53納米),高度可以隨著不同的應(yīng)用而調(diào)整,縮放范圍是5納米。 

英特爾微縮制程的標(biāo)準(zhǔn)193納米浸潤(rùn)式微影(immersion lithography)工具是采用所謂的自對(duì)準(zhǔn)四重圖案(Self-Aligned Quadruple Patterning;SAQP) 來(lái)制造鰭片,過(guò)程增加四個(gè)額外的步驟來(lái)提高密度。英特爾還在標(biāo)準(zhǔn)單元(cell)中減少鰭片數(shù)量,同時(shí)引用兩種新技巧來(lái)增加密度。第一個(gè)是消除邊界主動(dòng)式單元的假性閘極(dummy gate),另外一個(gè)是有源閘極上接觸(contact-over-active-gate,COAG),將介層(via)直接置入主動(dòng)式閘極區(qū),這需要三個(gè)額外的步驟,單元面積則縮小10%。 

按照英特爾的估算方式,英特爾的密度有加速提升的趨勢(shì),從45納米到22納米的2倍,到14納米和10納米時(shí)提高為2.7倍。不過(guò),英特爾似乎計(jì)劃進(jìn)一步加快速度,該公司Technology and Manufacturing Group副總裁Chris Auth透露,未來(lái)每?jī)赡昃Я5拿芏葘?huì)增加1倍。 

隨著鰭片間距縮小,接觸到的電阻較低,英特爾最新制程的電晶體的性能進(jìn)一步提升,先前曾表示相較于14納米,10納米性能將增加25%,消耗電力減少近一半。但在IEDM上英特爾表示,10納米驅(qū)動(dòng)電流比NMOS電晶體增加71%,比PMOS增加35%。 

英特爾并未說(shuō)第一個(gè)10納米處理器何時(shí)推出,但首個(gè)家族成員Cannon Lake可能2018年出現(xiàn)在筆記型電腦之中。


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