高K-金属栅极和45纳米.pdfVIP

CIO Booklet ClO宝典 吉同 K一金属栅极和4 5纳米 赵军 在过去一年中 随着媒体对英 激光光源的波长 而是指芯片上 实的基础。每一次制作工艺的更 特尔45纳米和高K一金属栅极的介 晶体管和晶体管之间导线连线的 新换代都给新一轮处理器高速发 绍和评论．让大家开始知道这两 宽度．简称线宽。半导体业界习惯 展铺平了大道。因为线宽越小．晶 个新词汇．所以大家可能有这样 上用线宽这个工艺尺寸来代表硅 体管也越小．让晶体管工作需要 的疑问：在处理器量产中采用的 芯片生产工艺的水平。早期的连 的电压和电流就越低．晶体管开 45纳米芯片生产工艺和同时提及 线采用铝．后来都采用铜连线了。 关的速度也就越快 ．这样新工艺 的高K一金属栅极有什么关系吗7 注释：1微米=1000纳米，1纳 的晶体管就可以工作在更高的频 高K一金属栅极到底是什么?为什 米(nm)为1O亿分之 1米。 率 随之而来的就是芯片性能的 么说成功研制高K一金属栅极并将 处理器生产工艺从早期的O．8 提升。 之付诸量产是半导体业界里程碑 微米、0．6微米 O．35微米、0．25 大家习惯了芯片生产工艺两 式的技术变革和突破7 微米、O．1 8微米、O．1 3微米、90纳 年一次的更新换代．给大家的感 米(O．09微米) 到今天的65纳米 觉好像是从65纳米到45纳米同以 物理极限 45纳米以及将来的32纳米等 (如 前从 1 30纳米到90纳米．以及从 为了回答这个问题 让我们来 图 1)。 90纳米到65纳米一样没有什么特 先了解什么45纳米(nm)生产工艺 处理器(CPU)性能的不断提高 别的。摩尔定律嘛．就是每24个 或者制程 ?45纳米不是指的芯片 离不开优秀的核心微架构的设计． 月 在同样面积的硅片上把2倍的 上每个晶体管的大小．也不是指 而芯片生产工艺的更新换代是保 晶体管”塞”进去．循环往复…… 用于蚀刻芯片形成电路时采用的 证不断创新设计的处理器变为现 从单个晶体管的角度来看． 72信息系统工程cc NEWS 为了延续摩尔定律．我们需要每 两年把晶体管的尺寸缩小到原来 的一半。现在的工艺已经将晶体 管的组成部分做到了几个分子和 原子的厚度．组成半导体的材料 已经达到了它的物理电气特性的 极限。最早达到这种极限的部件 是组成晶体管的栅极氧化物—— 栅极介电质，现有的工艺都是采 用二氧化硅(SiO2)层作为栅极介 电质 ，如图 2。大 家也把源极 (SOUrCe)和漏极(Drain)之间叫 做沟道．在栅极氧化物上面是栅 极(Gate)。 二氧化硅是什么7玻璃 水晶 为了使大家更好的理解问题 当对栅极(G)施加电压的时 和石英的主要成分就是二氧化硅． 的实质．让我们来回顾一下晶体 候．沟道中会聚集有效的电荷，形 它是一种良好的绝缘体。 管的工作原理。下图中的s是指源 成一条从源极(s)到漏极(D)导通 同1995年晶体管中二氧化硅 极(source)．D是指漏极(Drain)． 的通道．晶体管处于开启状态，可 层相比．65纳米工艺的晶体管中 G是栅极(Gate)。晶体管的工作原 以把这种状态解释为 1”。这样二