`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Новые разработки Intel продлевают жизнь закона Мура

0 
 

Буквально на прошлой неделе, а конкретнее 5 ноября, исследо-ватели из корпорации Intel объявили о том, что ими разработаны новые материалы для элементов транзисторов, а именно для диэлектрика затвора и самого затвора, использование которых поможет значительно уменьшить ток утечки и энергопотребление интегральных схем. Внедрение новых транзисторных технологий позволит продолжить процесс масштабирования транзисторов (пропорциональное сокращение размеров элементов) и продлить действие закона Мура. Однако прежде чем переходить непосредственно к описанию разработки Intel, остановимся на сути проблемы.

Новые разработки Intel продлевают жизнь закона Мура
Роберт Чжоу (Robert Chau), директор по исследованиям транзисторов Группы технологий и производства корпорации Intel
Новые разработки Intel продлевают жизнь закона Мура
Кен Дэвид (Ken David), директор по исследованиям компонентов Группы технологий и производства корпорации Intel
В 1965 г. Гордон Мур (Gordon Moore), один из основателей Intel, сделал наблюдение, что плотность транзисторов в интегральных схемах удваивалась каждый год со времени их изобретения. Он предположил, что эта тенденция будет иметь место в обозримом будущем. В последующие годы темп повышения степени интеграции понизился, и плотность транзисторов стала удваиваться лишь каждые 18 месяцев. Именно это число и принято в современной формулировке закона Мура.

Что касается уменьшения размеров транзисторов, которое является необходимым условием для выполнения закона Мура, то оно стало возможным благодаря сделанному Робертом Деннардом (Robert Dennard) из IBM в 1972 г. открытию, получившему название масштабирования MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor). Основная концепция этого открытия заключается в том, что если удерживать постоянное значение напряженности электрического поля при уменьшении размеров MOSFET, то все другие параметры производительности при этом улучшаются. Это значит, к примеру, что если сократить длину затвора в n раз и при этом во столько же раз понизить рабочее напряжение (что оставляет значение напряженности неизменным), время задержки логического элемента также уменьшится в n раз.

Поясним наши рассуждения конкретными цифрами. Если взять в качестве исходного затвор 250 нм, то уменьшение его длины в 1,4 раза дает значение 180 нм. Соответственно, управляющее напряжение с 1,8 В снизится до 1,3 В, а время задержки составит 0,7 от этой величины для исходного затвора. Поскольку при сокращении времени задержки цепи рабочая частота транзистора увеличивается, в новом транзисторе она будет выше в 1,43 раза. Так как уменьшение линейных размеров влечет квадратичное уменьшение площади, последняя составит примерно 50% от первоначальной. Это значит, что при сохранении размеров ИС на ней можно разместить вдвое больше транзисторов.

Однако для минимизации транзисторов недостаточно только уменьшать их физические длину и ширину. Необходимо также соответственно масштабировать и другие элементы прибора. Уменьшение длины затвора LG (см. рисунок) требует более тонких боковых стенок XS, менее глубоких истоковых и стоковых переходов XJE и XJC и, что в данном случае является самым важным, -- более тонкого диэлектрика затвора (двуокиси кремния) XG. Сегодня при технологических нормах 90 нм его толщина достигает 1,2 нм, что составляет всего 5 атомных слоев. Однако при уменьшении толщины слоя диэлектрика его изоляционные свойства значительно ухудшаются, и ток утечки становится недопустимо большим.

Толщина пленки диэлектрика затвора, требуемая для хорошего управления MOSFET, в действительности обусловливается ее емкостью, которая задается формулой

Новые разработки Intel продлевают жизнь закона Мура,

где k -- диэлектрическая постоянная, A -- площадь и t -- толщина. Значение k для двуокиси кремния составляет 3,9, и если найти другой материал с более высоким значением этого параметра, то той же емкости на единицу площади можно достичь при более толстой пленке, и тем самым снизить ток утечки. Сегодня существует широкое разнообразие пленок со значениями k выше, чем у двуокиси кремния, начиная от 7 для Si3N4 до 1400 для Pl-La-Ti (PLT). Спрашивается, так в чем же дело?

Новые разработки Intel продлевают жизнь закона Мура
Схема полевого транзистора
Новые разработки Intel продлевают жизнь закона Мура
Поперечное сечение транзистора (снимок сделан с помощью электронного микроскопа)
К сожалению, многие из этих пленок при соединении с кремнием теряют термодинамическую устойчивость, а также ряд необходимых для производства транзисторов свойств, таких, как высокое напряжение пробоя, низкую плотность примесей, хорошую адгезию, термостойкость и другие. Поэтому для изготовления затвора необходимо использовать отличный от поликремния материал. По многим причинам более эффективным оказывается сочетание диэлектрической пленки с высоким значением k и металлического затвора (high-k/metal-gate). Именно это и удалось успешно реализовать исследователям из Intel. Применив новый сплав для изготовления затвора, они продемонстрировали высокопроизводительные транзисторы PMOS и NMOS со стеками high-k/metal-gate. Транзисторы имеют физическую длину затвора 80 нм и толщину изолятора около 1,4 нм. По мнению разработчиков, эта технология позволит осуществить переход на технологические нормы 45 нм.

Подробности о новых материалах для транзисторов корпорация Intel представила 6 ноября на Международном семинаре по диэлектрикам затвора в Токио.
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT