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芯片制造突破30納米 莫爾定律延續(xù)成為可能 (2004-08-23)

發(fā)布時間:2007-12-04 作者: 來源: 瀏覽:1338
  對摩爾定律的擔憂從上世紀90年代就開始了,連英特爾公司也感到了壓力。該公司制造技術部副總裁兼制造技術工程部總經(jīng)理Jai Hakhu在日前舉行的3i iSight Semiconductor Event(由風險投資公司3i公司和無晶圓廠半導體協(xié)會共同發(fā)起的會議)上警告,“如果半導體設備供應商不能設計出創(chuàng)新的和可承受的解決方案,摩爾定律將會受到阻礙。”   要讓芯片中的晶體管數(shù)量每隔18個月翻一番,就必須實現(xiàn)在一個硅晶圓上加載更多更小的晶體管和更精細的微結(jié)構(gòu)。芯片行業(yè)的風向標英特爾公司的“2009年32納米、2011年22納米”的規(guī)劃向我們表明了這種趨勢,但技術人員都深知,他們必須把希望寄托在一些切實可行的技術上。英特爾在8月3日公布的兩項成果讓人們看到了一些希望。   這兩項被英特爾稱為“里程碑式的突破”的成果均在EUV(遠紫外線,或者極紫外線)光刻技術領域,該公司安裝了全球第一套商用EUV光刻工具,并建立了一條EUV掩膜試生產(chǎn)線。簡單來說,EUV光刻技術就是用遠紫外線來實現(xiàn)芯片制造的光刻工藝。英特爾的工程師宣稱,他們已經(jīng)運用該技術“朝著2009年實現(xiàn)32納米制程的方向邁出了重要的一步”。英特爾技術和制造事業(yè)部組件研發(fā)總監(jiān)Ken David表示:“這將有助于我們繼續(xù)將摩爾定律的優(yōu)勢在未來十年得到延續(xù)?!?   光刻是芯片制造中最關鍵的制造工藝,它能將設計好的電路“刻”到硅晶體上,就好像用微型畫筆在硅晶體上繪制微細線條一樣。半導體工業(yè)的精髓也正在于此。IC(集成電路)設計把人們想要實現(xiàn)的功能轉(zhuǎn)化為一張張設計圖,微縮攝影則把這些設計圖制作成極細微的光刻掩膜。當硅晶片被依次鋪上絕緣層、光刻膠以及光刻掩膜之后,紫外線就能透過掩膜并按照人們的意愿在硅片上畫線(也被業(yè)內(nèi)人士形象地稱作“印刷”),最終通過一些化學處理在硅晶片上形成裸露的電路。   不得不承認,用光來充當畫筆是一個極好的主意,因為在發(fā)明這種方法的第一天,科學家就為今天的研究埋下了伏筆??可以尋找波長更短的光波來充當更細的“畫筆”,在芯片上“畫出”日趨縮小的電路。波長僅為13.5納米的遠紫外線正是研究者們手中的武器,要知道,當前普遍用于芯片制造的光刻波長是193納米!正如英特爾公司表示的,EUV光刻技術將使它能“印刷”尺寸小于30納米的電路。相比之下,今天在英特爾制造工廠能“印刷”的最小尺寸為50納米。   國際上的芯片巨頭和研究機構(gòu)早就盯上了這項技術。早在1997年,英特爾、AMD及摩托羅拉就成立了名為EUV LLC的半導體企業(yè)聯(lián)盟,隨后,英飛凌、Micron及IBM也陸續(xù)加入,這個聯(lián)盟一直與美國的三個國家實驗室合作以推動EUV光刻技術的前進。在歐洲,蔡司、ASML和牛津公司正在共同進行研究;而在日本,尼康、佳能等光刻工具領域的龍頭供應商也已投入了更多的關注。   盡管各大巨頭已經(jīng)為此技術投入了上億美元的研發(fā)費用,盡管摩爾定律的遠景讓人感到急不可耐,但要真正運用遠紫外線批量“作畫”的努力肯定是長期的。遠紫外線的短波長讓它倍受親睞,也讓研究者們感到了困惑?這種波長更短的紫外光大多會被用于聚焦的玻璃透鏡吸收,而無法順利地抵達晶圓表面并刻出圖案。研制捕獲這種光的裝置十分困難,再加上其它光學元件也需要針對這種光波做復雜的改變,直至2003年,全球第一款EUV光刻原型機才在美國問世。   英特爾表示,如今商用EUV光刻工具的采用表明“該技術已從研發(fā)階段進入試用階段”,英特爾對這項技術正式投產(chǎn)的時間預期是2009年。但它沒有透露實現(xiàn)這項技術的成本細節(jié),而成本將是未來EUV光刻技術是否能真正推動摩爾定律延續(xù)的關鍵因素之一。正如Hakhu所說,“在全盛時期結(jié)果最重要,因為不會過多的考慮成本”,但“關鍵因素仍是半導體制造商可否承擔得起,我們需要的是能在制造階段承受得起的解決方案?!?
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