Βλέποντας διπλό: Το TSMC υιοθετεί νέα τεχνική λιθογραφίας για να ανεβάσει το νόμο του Moore στα 20nm

Γκοφρέτα Cortex-A15

Καθώς οι κόμβοι διαδικασίας συρρικνώνονται, καθίσταται όλο και πιο δύσκολο για τα μεγάλα χυτήρια ημιαγωγών να προσφέρουν συναρπαστικά πλεονεκτήματα σε κάθε νέο κόμβο. Η TSMC αποκάλυψε πρόσφατα κάποιες πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο σκοπεύει να κατασκευάσει μάρκες 20nm χρησιμοποιώντας διπλό μοτίβο. Η τεχνική, ενώ είναι ζωτικής σημασίας για την κατασκευή επεξεργαστών σε αυτόν τον κόμβο, συνοδεύεται από σημαντικό κόστος.

Για σχεδόν μια δεκαετία, η TSMC, η GlobalFoundries και η Intel βασίζονται συλλογικά σε λέιζερ φθοριούχου αργού (ArF) για να χαράξουν γκοφρέτες μικροεπεξεργαστών. Αυτά τα λέιζερ παράγουν φως στα 193nm, βαθιά στην περιοχή υπεριώδους ακτινοβολίας και έχουν συμβάλει στην οδήγηση της βιομηχανίας ημιαγωγών από 90nm γεωμετρίες στα 28nm. Δυστυχώς, το φως 193nm έφτασε το πραγματικό του όριο - οι πυκνότητες τρανζίστορ κάτω από τα 28nm είναι απλά πολύ μικρές για το φως 193nm για χάραξη.

Πώς λειτουργεί το διπλό μοτίβο

Στη λιθογραφία ενός μοτίβου, μια γκοφρέτα καλύπτεται με ένα ευαίσθητο στο φως υλικό, γνωστό ως φωτοανθεκτικό. Στη συνέχεια, το φως ρέει μέσα από ένα μοτίβο φωτομάρκας (ένα πρότυπο του τσιπ, ουσιαστικά). Το φως χτυπά το φωτοανθεκτικό και αλλάζει τις χημικές ιδιότητες του υλικού. Στη συνέχεια, η γκοφρέτα λούζεται με χημικό διάλυμα, το οποίο ξεπλένει τις περιοχές που άγγιξε το φως. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται πολλές φορές και το τελικό αποτέλεσμα είναι (ελπίζουμε) ένας μικροεπεξεργαστής.

Όταν τα χαρακτηριστικά του πυριτίου γίνονται πολύ μικρά σε σχέση με το μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται για να χαράξει αυτά, ωστόσο, οι πυραυλικοί πυραυλικοί ελάττωμα. Το διπλό μοτίβο - χρησιμοποιώντας δύο φωτοσυσκευές, το καθένα με το μισό μοτίβο - μπορεί να το διορθώσει, όπως φαίνεται παρακάτω.

διπλό μοτίβο

Υπάρχουν πολλοί τύποι διπλού μοτίβου και μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διαφορετικούς τρόπους, γι 'αυτό μπορεί να έχετε ακούσει τον όρο πριν. Η Intel το υιοθέτησε για κρίσιμες περιοχές στα 45nm, όταν ο υπόλοιπος κλάδος πίεζε τη λιθογραφία βύθισης. Στη συνέχεια, στα 32nm, η TSMC και η GlobalFoundries άρχισαν να χρησιμοποιούν διπλό μοτίβο, ενώ η Intel πήγε με βυθισμένη λιθογραφία. Αυτό που αλλάζει για το TSMC στα 20nm είναι ότι η εταιρεία υιοθετεί αυτό που ονομάζεται double pattern / double etch (2P2E).

Ενιαία έκθεση, διπλή έκθεση και διπλό μοτίβο

Η ίδια περιοχή κελιού χτίστηκε με μία έκθεση, διπλή έκθεση και διπλό μοτίβο. Σημειώστε πώς βελτιώνεται το μέγεθος και η κανονικότητα της λειτουργίας σε κάθε βήμα.

Η μεγάλη εικόνα από Ανακοίνωση της TSMC είναι ότι ενώ το διπλό μοτίβο χρησιμοποιείται ήδη στα 28nm, θα είναι πολύ πιο σημαντικό στα 20nm. Η αύξηση του αριθμού των σταδίων κατασκευής ανά γκοφρέτα επιβραδύνει τη συνολική παραγωγή και αυξάνει το κόστος, τόσο από την άποψη των γκοφρετών ανά ώρα όσο και από τα πρόσθετα εργαλεία που απαιτούνται για τη διπλή σχεδίαση.

Η GlobalFoundries κάνει επίσης μεγαλύτερη χρήση διπλού μοτίβου στα 20nm. Η Intel, εν τω μεταξύ, χρησιμοποιεί την τεχνική σε περιορισμένο βαθμό στα 22nm, αλλά έχει απέφυγε την ανάγκη να το υιοθετήσει ευρέως. Το Chipzilla αναμένεται να υιοθετήσει διπλό μοτίβο στα 14nm, με το TSMC και το GF να φέρνουν το FinFET στην αγορά κάποτε το 2016. Μακροπρόθεσμα, όλοι ελπίζουν να πάρουν ακραία υπεριώδης λιθογραφία (EUV) εκτός εδάφους, για λόγους που το επόμενο γράφημα καθιστά προφανές.

Κόστος λιθογραφίας διπλού σχεδιασμού

Το μήκος κύματος του EUV, στα 135nm, επιτρέπει και πάλι ένα μοτίβο - τουλάχιστον, για λίγο. Στα 7nm, ενδέχεται να απαιτείται διπλό μοτίβο EUV, αλλά αυτό είναι αρκετά μπροστά ώστε η Intel να αντέξει να το σπρώξει πίσω. Το μεγαλύτερο πρόβλημα με το διπλό μοτίβο, στο τέλος, είναι ότι πρόκειται για μια ενδιάμεση λύση. Δεν έπρεπε ποτέ να κολλήσουμε στα 193nm για όσο διάστημα έχουμε. Η Intel ερεύνησε λιθογραφία 157nm όταν άρχισε να αναπτύσσει 193nm το 2003. Προβλήματα με κλιμάκωση και παραγωγή τελικά σκότωσαν 157nm, η λιθογραφία EUV αντιμετωπίζει σοβαρά προβλήματα ράμπας και καμία από τις εναλλακτικές προσεγγίσεις λιθογραφίας δεν έχει αποδειχθεί εμπορικά βιώσιμη.

Εάν το EUV δεν μπορεί να συνδεθεί στο Διαδίκτυο στο εγγύς μέλλον, οι μεγαλύτεροι κατασκευαστές ημιαγωγών θα μιλήσουν για διαμόρφωση τετραγώνων κατά 14-16nm - και αυτό αρκεί για αύξηση του κόστους που θα μπορούσε να βλάψει σοβαρά το μοντέλο χυτηρίου εντελώς. Καθώς ο αριθμός των προτύπων αυξάνεται, η πιθανότητα σφάλματος στην αλλαγή μάσκας είναι υψηλότερη και με το διάστημα μεταξύ των τρανζίστορ να συρρικνώνεται, ακόμη και ένα μικρό λάθος θα προκαλέσει μη βιώσιμα ελαττώματα.

Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com