После диверсии режЫма у меня улетела нехилая по объему и интересности статья, которую я вытащил из кэша гугла. Кэш яндекса не помог. Мои патриотические чувства под ударом. Собсна, спасенная статья, исправленная и дополненная:

Хочу поделится с вами своим безудержным желанием прикоснуться к знаниям о будущем микроэлектроники. Буду писать предельно просто, чтобы не огорчать вас длинными портянками с мутными для вас терминами. Поэтому специалисты от микроэлектроники могут проходить мимо, пост не для них.

Как я уже говорил, эпоха технологии «медная металлизация на кремнии» закончится на 10 нм. Это обусловлено диффузионными процессами и электромиграцией ионов меди туда, куда мигрировать не следует. Для предотвращения электромиграции и других диффузионных процессов применяются сверхтонкие диффузионно-барьерные слои, но они тоже имеют ограниченную толщину.

Перед основной темой, для ликвидации вашей безграмотности, я проведу небольшой экскурс на тему «Вехи развития технологии построения кристалла микросхемы»:

Начало экскурса.

В начале было слово. И слово было у физика. И слово было физик.

Создал физик p-n-переход и это было хорошо.

На второй день физик создал интегральный биполярный транзистор.

На третий день физик создал кристалл микросхемы, где основными элементами были кремний и алюминий. Кремний и его производные в качестве подложки и диэлектрических слоев и алюминий для коммутации. Оба материала были выбраны не случайно: кремния на планете больше, чем чего бы то ни было, он дешев и прост в использовании. С алюминием такая же история.


Кристаллы третьего дня были большими, т.к. были большими биполярные транзисторы. Кроме того, кристаллы микросхем были однослойными, максимум двухслойными (рисунок 1).

Это была эпоха непланарной технологии, одно- или двухслойных кристаллов микросхем.

На четвертый день изобрели маленькие полевые транзисторы, КМОП-логику и все завертелось.


Чтобы разместить на кристалле много маленьких транзисторов необходимо много коммутирующей разводки. Поэтому кристаллы стали многослойными. До 5-ти или 6-ти слоев металлизации. Самое главное, кристаллы стали делать по планарной технологии, когда изобрели химико-механическое полирование.

Чтобы перейти к многослойным кристаллам, было придумано масса ухищрений, защищены тысячи диссертаций, написаны десятки тысяч патентов. И создал физик многослойный кристалл.

Это был кристалл кремния с диэлектриком на основе диоксида кремния, с алюминиевой металлизацией и вольфрамовыми межуровневыми контактами (рисунок 2).

Это была эпоха планарных многослойных кристаллов с алюминиевой металлизацией на кремнии (эта эпоха еще продолжается в чипах попроще, чем микропроцессор).


Транзисторы становились все меньше, уровней металлизации требовалось все больше. И по достижении топологической нормы 90 нм произошел очередной переворот в технологии. Алюминиевую металлизацию убрали и внедрили медную, назвав технологию «damascene» или «dual-damascene» (рисунок 3). Замена меди на алюминий позволила понизить RC-задержку до 30-40% (по памяти).

Итак, кратко, три основные (по сугубо моему мнению) вехи технологии построения кристалла микросхемы:

1. Непланарная технология на кремнии с одним (максимум двумя, крайне редко тремя) слоем алюминиевой металлизации (где-то до топонормы 0,35 мкм).

2. Планарная технология на кремнии с многоуровневой системой алюминиевой металлизации с вольфрамовыми контактами (с 0,35 мкм по 130 нм включительно).

3. Планарная технология на кремнии с многоуровневой системой медной металлизации (с 90 нм по 14 нм).

Экскурс закончен, приступаем к суровой действительности.

По сей день по последней технологии клепают кристаллы, уменьшая топонорму, чуть подправляя технологию и конфигурацию транзистора. Пока не уперлись в 14 нм.

Технология 14 нм уже существует, я про это написал вот тут: http://zlobodnev.bloground.ru/index.php/archives/3245

Почему не могут продвинуться дальше?

В 2011 году проскакивала инфа про 10 нм техпроцесс в 2018 году.

В 2014 году инфа подтвердилась с уточняющими сроками:

Планы TSMC включают создание подразделения НИОКР численностью 300-400 специалистов, которое займется разработкой 10-нанометрового техпроцесса. Пробный выпуск продукции по нормам 10 нм намечен на 2015 год, а серийный — на 2016.

А с 15-го по 17-е декабря в Сан-Франциско пройдет ежегодная конференция, где лучшие умы от микроэлектронной сферы показывают то, что будет у креакла в айфончиках и макбуках через некоторое время.

Там есть такое выступлление:

Challenges of 7nm CMOS Technology

Как поясняют посоны из Чипворкс, в прошлом году не была допилена 10 нм КМОП-технология на кремнии, а они уже за 7 нм берутся.

 Last year the short course was “Challenges of 10nm and 7nm CMOS Technologies”, so I guess we’ve moved on a bit; though I still need convincing that the 10-nm process architectures are locked down as yet.

Я убежден так — 9-10 нм это предел для кремния. Возможно, КМОП логика 10 нм и ниже будет реализована на качественно другой подложке или же конфигурация транзистора будет переделана совершенно по иному. Почему предел? Существует масса малопонятных для вас причин, но основная одна — это диффузионные процессы материалов на субнанометровом уровне. Т.е. перемешивание металлов и диэлектриков, конечная толщина барьерных слоев, их разделяющих, и безудержная электромиграция ионов металлов, будь она проклята. В любом случае, Закон Мура все, друзья мои.

С нетерпением ждем новостей от Чипворкс 14 декабря. Я вам сразу сообщу, обосрался я с прогнозами или нет.

Литература:

Технология материалов микро-, опто- и наноэлектроники. Часть 2

UPD1:
Для правильного просмотра фотографий с растрового электронного микроскопа нужно почитать тут: http://zlobodnev.bloground.ru/index.php/archives/118

UPD2:
Чипворкс ни с того ни с сего удалил вторую часть обзора с выставки, я ее прочитать не успел. Кэш молчит…

UPD3:

Вот в этой статейке я нашел забавную строчку:

“TSMC is committed to push Moore’s Law as far as we can reach,” Liu said in a speech at the Hsinchu, Taiwan gathering of the world’s major chip-equipment makers. “We need to do early collaboration in equipment development to lower the cost of ownership for 10 nm and beyond.”

С собачего на русский это примерно так:

«TSMC стремится подтолкнуть закон Мура, насколько мы можем достичь», сказал Лю в своем выступлении на собрании крупных мировых производителей чипов-оборудования в Синьчжу,  Тайване. «Мы должны сделать раннее сотрудничество в развитии оборудования для снижения стоимости владения на 10 нм и за его пределами.»

Удвоить за 24 месяца количество транзисторов, это значит перейти с 14 нм на 7 нм к осени 2016 года. Я в сомнениях.



One Response to “Вожделенное знание (спасенная статья)”

  1.   Toganashi Says:

    Норм технологии, хочу жену себе робота. Которая с моной в он лайн игры будет гамать и все уметь.
    Такими темпами, дождусь.

    [Ответить]

Leave a Reply

Powered by WP Hashcash