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后摩尔定律时代,半导体技术将走向何方?
来源:中电网 | 作者:proa204df | 发布时间: 2016-06-02 | 13168 次浏览 | 分享到:

  由于EUV技术的延迟实现,原本期待于22纳米节点就引入EUV技术的制造商们不得不采取备选方案,例如采取辅助的多重图形曝光技术等,但这样会增加掩膜工艺次数,导致芯片制造成本大幅度增加、工艺循环周期延长。目前,16纳米工艺成本已经很高,如果继续采取浸润式多重曝光微影制程技术,到10纳米节点时,成本可能增加至1~1.5倍。

  此外,随着scaling的不断推进,工艺制程技术的发展在穿孔、光刻、隧穿、散热等方面上都碰到了越来越多的技术瓶颈。要改进光刻技术,还要解决散热问题,同时工艺推进所需要的精密生产设备投入也越来越高,这些都是阻碍半导体发展按照摩尔定律前进的挑战。

  “呈指数级增长一直是半导体产业的特征,它还将继续下去。但是增长率和前往下一个技术节点的节奏可能放缓,逐渐向全球GDP增长率看齐(2015年全球GDP增长率约为2%)。”ASM公司首席技术官兼研发主管Ivo J. Raaijmakers表示。

  如何继续推进摩尔定律?

  “Scaling还会继续,我不仅相信它将会继续,而且我认为它不得不继续。”Luc van den Hove强调说。他确信scaling还会持续几十年,但摩尔定律将会有所改变,不再只涉及尺寸上的scaling。

  Ivo J.Raaijmakers表示同意,他认为“由于需求所致,产业界必将会找到一个方法来继续scaling,但是它将会有所不同,不再完全依照过去传统的摩尔定律和Dennard scaling(单位面积晶体管数不断增加而功耗保持不变)。”

  其实,业界并不需要特别担心。Mentor Graphics总裁兼首席执行官WALDEN C.RHINES表示,“即使摩尔定律命中注定会结束,但还有学习曲线(learning curve)的存在。”

  而此前,scaling也曾多次遇到过技术门槛,但随着各种技术手段的投入保证了摩尔定律的持续作用,例如90纳米时的应变硅、45纳米时高k金属栅等的新材料、22纳米时的三栅极晶体管等。

  Ivo J.Raaijmakers指出,想要继续推进技术发展,我们需要在“材料、制程、结构”三个维度进行创新。“IDM和Foundry厂商主要通过改变流水线(Pipeline)架构进行结构性创新,设备和材料供应商主要进行材料和工艺创新。”

  2D的scaling确实会越来越难,从现有的制程技术节点向下一个节点推进所需要的时间也将越来越长。而向下一个技术节点发展,可以采取一种全新的架构设计。在设备技术方面,FinFET技术将过渡到水平纳米线(Lateral Nanowire),和垂直纳米线(Vertical Nanowire)。以3D的方式构建,将原有的硅片平面蚀刻技术转变成多层蚀刻技术,再将这些蚀刻出的薄层硅进行堆叠连接。

 
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