About / Advertise
Monterey, Kalifornien
När Moores lag inte längre förmår att ge oss snabbare kretsar utan bara fler transistorer per chips måste halvledarindustrin tillgripa andra metoder för att fortsätta pressa prestanda.
– Moores lag är briljant men den säger ingenting om vad vi ska göra för att den ska uppfyllas, säger Bernard Meyerson som är teknisk chef på IBM.När Moores lag inte längre förmår att ge oss snabbare kretsar utan bara fler transistorer per chips måste halvledarindustrin tillgripa andra metoder för att fortsätta pressa prestanda.
Moores lag förutspår att vi får integrerade kretsar med dubbelt så många transistorer var artonde månad. Och lagen har hållit i 40 år genom att halvledartillverkarna skalade processen linjärt för varje ny generation. Som en bieffekt har vi också fått snabbare transistorer men sedan några år tillbaka stämmer inte den delen.
– Det går inte att skala atomer. Idag är gateoxiden bara fem atomer tjock och det går inte att skala till två och en halv atomer. Däremot går det att fortsätta skala transistorernas längd och bredd vilket gör att vi får in mer funktioner på samma krets, men prestanda ökar inte utan innovationer.
En liknande situation uppkom när BiCMOS-tekniken slog i taket. Halvledarindustrin räddades den gången av CMOS-tekniken men Bernard Meyerson ser ingen given frälsare den här gången.
– Det finns flera kandidater som till exempel kolnanorör, men de ligger åtminstone tio till femton år fram i tiden, säger Bernard Meyerson.
Så för halvledarindustrin återstår bara att vara innovativ. Det handlar till exempel om sträckt kisel.
– Sträckt kisel är lite som att dra i en duk, strukturen förändras och gör man det rätt ökar mobiliteten.
IBM använder tekniken i sin 90 nm-process precis som Intel. En annan teknik som IBM tagit till, men som Intel avstått från, är kisel på isolator (SOI).
En förändring som vållade en hel del problem när det infördes var material med låg dielektricitetskonstant (Low K). Ledarna bäddas in i material med låg dielektricitetskonstant för att minska parasitkapacitanserna. Precis som för sträckt kisel går jakten på än bättre varianter av teknikerna vidare för varje processgeneration.
Även ledarna blir smalare när man skalar men inte heller de går att krympa hur mycket som helst.
– Kommer man under 0,1 mikrometer går resistiviteten upp mycket snabbt . Halverar man då ledarna kan de bara transportera en åttondel av strömmen, säger Bernard Meyerson.
Så också här behövs innovationer.
En konsekvens av de allt mindre dimensionerna är att helt normala variationer i tillverkningsprocessen sänker yielden.
– Tidigare spelade det ingen roll men när man bara har några få atomer, som till exempel i dopade områden, så får det stor betydelse om det är 1000 eller 2000 stycken.
Det här har lett till ett uppsving för DFM, design for manufacturing, där konstruktionsverktygen innehåller regler för hur layouten ska se ut för att minska inverkan av naturliga variationer i processen.
– Man måste oroa sig för allting och optimera på alla parametrar samtidigt, säger Bernard Meyerson.
