Все новости от 6 декабря 2002 г.

«Растянутый кремний» должен вытянуть чипы

На форуме International Electron Devices Meeting (IEDM), который состоится на будущей неделе в Сан-Франциско, ученые и конструкторы IBM и Intel отчитаются об итогах своей работы в области «растянутого кремния» — технологического процесса, который обещает повысить быстродействие микропроцессоров на 20%.

На одном из главных событий для разработчиков полупроводниковых приборов выступит председатель правления Intel Энди Гроув (Andy Grove), а также представители Sony, Samsung, Университета штата Пенсильвания и Массачусетского технологического института.

Растянутый кремний — как и двух- и трехзатворные транзисторы, кремний на изоляторе (SOI) и другие новые конструктивные идеи — призван обеспечить сохранение кривой повышения быстродействия чипов, соответствующей закону Мура, основополагающего принципа полупроводниковой индустрии, утверждающего, что число транзисторов на микросхеме удваивается каждые два года. До сих пор повышение производительности и новые возможности микропроцессоров достигались за счет увеличения числа транзисторов (благодаря уменьшению их размеров). Но при этом растет потребляемая энергия и возникают другие проблемы, что заставляет конструкторов искать принципиально новые решения. «Методология дальнейшего развития претерпела фундаментальные изменения, — говорит Бернард Майерсон (Bernard Meyerson), главный технолог отделения IBM Technology, куда входит IBM Microelectronics. — Теперь, чтобы сохранить те же темпы, нужно прикладывать гораздо больше усилий... И эти усилия должны быть направлены на совершенствование материалов».

Это означает, что в будущем глубокое исследование материалов и конструкции транзисторов приобретет гораздо более важное значение. Концепция растянутого кремния известна уже 30 лет, но в поле зрения конструкторов микросхем она попала недавно. В растянутом кремнии — он начнет применяться в процессорах Intel Prescott в будущем году — расстояние между атомами кремния увеличено за счет введения в кристаллическую решетку атомов германия. Это уменьшает величину межатомных сил, мешающих движению электронов в транзисторах. В результате повышается быстродействие и уменьшается потребляемая чипом энергия. Другой новый принцип заключается в добавлении в подложку транзистора дополнительного слоя кремний-германия. Обе эти технологии концептуально связаны и могут применяться в одной и той же микросхеме.

По словам представителя Intel, Гроув расскажет о некоторых трудностях, с которыми столкнулись разработчики микросхем. Доклад будет содержать обзор подхода полупроводниковой индустрии к решению проблем в прошлом и изложение задач на будущее, включая использование новых материалов и новых конструкций транзисторов.

Соперничество в исследованиях и разработках
Форум станет очередным эпизодом продолжающегося соперничества между IBM и Intel в сфере исследований и разработок. Две компании лидируют в этой области, но определенно не дружат между собой. IBM часто напоминает о том, что именно ей принадлежит честь многих важных открытий, таких как использование меди вместо алюминия для проводников микросхем. Intel упирает на то, что она продает гораздо больше чипов, чем IBM.

Инженеры IBM планируют представить на форуме три доклада о своих работах по созданию двухзатворных транзисторов, использующих подход Fin Field Effect Transistor (Fin-Fet). Такие транзисторы смогут, в частности, ограничить потребляемую энергию в будущих микросхемах. Кроме того, IBM Microelectronics планирует представить доклад, посвященный 350-ГГц коммуникационному транзистору, анонсированному на прошлой неделе. А IBM Research расскажет о трехмерных конструкциях микросхем с двумя или более слоями транзисторов.

На состоявшейся этой осенью конференции Intel Developer Forum Intel уже рассказывала о своей работе над многозатворными транзисторами. На этот раз компания, похоже, сосредоточится на будущем 90-нм производственном процессе, который наряду с растянутым кремнием и другими новыми материалами должен обеспечить повышение производительности чипов. Будут представлены отдельные доклады по технологическим процессам для компьютерных и телекоммуникационных чипов.

Однако особую гордость компании составляет ее способность освоить технологию растянутого кремния при низких расходах. «Это ключевая часть нашей стратегии и один из элементов, используемых нами для извлечения большего быстродействия из наших транзисторов, — сказал специалист Intel по технологическим процессам Марк Бор (Mark Bohr). — Мы собираемся внедрить этот метод в будущем году экономически эффективным способом. Это значительное достижение». По словам Бора, применение растянутого кремния всего на 1-2% повысит себестоимость микросхем, тогда как выигрыш в производительности составит 10-20%.

Похоже, что IBM выведет растянутый кремний на рынок позднее, чем Intel. Сначала компания намеревалась сделать это в 2003 году, но затем решила, что сможет достичь необходимых технических характеристик лишь на следующем уровне технологического процесса при использовании таких существующих технологий, как кремний на изоляторе. Теперь, по словам руководителя проекта в IBM Microelectronics Джеффа Велсера (Jeff Welser), компания планирует ввести растянутый кремний в свою 65-нм технологию производства, до которой еще два поколения микросхем и три года времени. 

 Предыдущие публикации:

 В продолжение темы: