pc.uz
Поиск
Расширенный поиск
РегистрацияЗабыли пароль? Запомнить
Товары Каталог компаний Публикации Объявления События Полезные сервисы Наши вакансии
Четверг, 21 февраля 2019 г.
USD: 8392.20   EUR: 9477.31
Версия для печати
2009-02-16 04:32:12

Сказание о 45 нанометрах

Автор: Келин Кун

45-нм производственная технология. Решение трудной задачи

Я перестала читать научную фантастику, когда в конце 2003 года оказалась в команде разработчиков 45-нм производственной технологии. Это произошло не потому, что у меня не было времени на чтение, хотя отчасти это верно, а потому что по сравнению с нашей работой фантастика стала казаться скучной.

Разработка 45-нм производственного процесса началась, как и всегда, с выработки основных проектных норм. Проектные нормы - список максимальных и минимальных размеров основных компонентов.

Занимаясь разработкой производственных технологий, я привыкла к тому, что новые проектные нормы всегда кажутся невыполнимыми - и 45-нм технология не была исключением. Когда был составлен первый набор проектных норм, моей реакцией на них было обычное: "Люди не могут сделать это". Надо сказать, что со временем я научилась сдерживать в себе эту реакцию, потому что мы ВСЕГДА заставляли все это работать - поколение за поколением. Однако я никогда не могу побороть это ощущение, когда первый раз знакомлюсь с нормами проектирования.

Почему я всегда испытываю такую реакцию?

Подумайте, о каких размерах мы говорим. До прихода в Intel я была профессором в университете и занималась лазерами и оптикой. Я знала, что фотоотпечаток объекта не может быть меньше длины волны света, используемого для проекции. Работая над 45-нанометровой технологией, мы регулярно создаем транзисторы, размер которых по крайней мере в пять раз меньше длины волны ультрафиолетового (УФ) излучения, применяемого для получения отпечатка. Ячейка статической памяти, изготовляемой по 45-нм процессу, меньше красного кровяного тельца человека.

Сущность инноваций

При разработке 45-нм производственной технологии мы столкнулись с критичной проблемой, описание которой уместнее звучало бы на борту звездолета, а не в реальной жизни. Перед нами стояла задача: изобрести процесс производства транзисторов, который позволит значительно уменьшить интенсивность квантово-механического туннельного перехода электронов через барьер. Вы можете подумать: а для чего это нужно? Дело в том, что если не избавиться от этого нежелательного явления, наши микросхемы будут слишком сильно нагреваться и потреблять так много электроэнергии, что для них нельзя будет найти практического применения.

В конце 90-х команда сотрудников подразделения Components Research Group корпорации Intel под руководством Роберта Чау (Robert Chau) начала поиск решений этой проблемы. Они установили, что заменив традиционный диэлектрик затвора на диэлектрический материал Hi-K с добавками оксида гафния, можно существенно уменьшить квантово-механическое "туннелирование" электронов.

Они также обнаружили, что для организации эффективного производства материалов Hi-K на основе гафния необходимо изготавливать электрод затвора из другого материала - вместо поликристаллического кремния использовать металл. Позвольте мне ненадолго отвлечься и объяснить, почему нам стало так страшно.

В то время (конец 2003 - начало 2004 гг.) единственные рабочие транзисторы с диэлектриками high-k и металлическими затворами были получены в рамках исследовательских программ, и технологии их производства просто не существовало. Чтобы понять, на какой стадии находились разработки таких транзисторов, в качестве примера можно привести нашу основополагающую исследовательскую статью (Дэйтта и др., IEDM 2003, стр. 653-655). В ней демонстрировались важные особенности (встраивание напряженного кремния и три варианта снижения утечки в затворе), но основные научные факты об этих материалах еще были предметом спора. В то время на конференциях и экспертных дискуссиях шли горячие дебаты между учеными и университетскими специалистами по самым фундаментальным аспектам физики этих материалов.

Мысль о том, что Intel сможет всего за четыре года перейти от экспериментальной стадии изготовления таких структур к их рентабельному производству, казалась фантастической.

Сегодня я вспоминаю, как происходило внедрение 45-нм процесса. Я до сих пор восхищаюсь тем, что нам удалось реализовать эту новаторскую составную архитектуры транзисторов (а также удовлетворить напряженным производственным требованиям). Мы снова подтвердили справедливость закона Мура, за два года совершив переход с 65-нм на 45-нм производственный процесс.

Успех складывается из множества маленьких побед

Одна из проблем при разработке технологии состоит в том, что любая инновация вызывает у "критиков" однозначную реакцию: "Это не будет работать"! Транзисторы с диэлектриками high-k и металлическими затворами не были исключением.

Мой отец говорил: "Непрофессионал считает, что все должно работать, и удивляется, когда что-то не работает. Профессионал уверен, что ничего не должно работать, и удивляется, когда что-то заработало".

Это шутливое высказывание отражает истинную правду. При решении трудной задачи на "укрощение" вещей, которые работают неправильно, затрачивается столько энергии, что когда наконец приходит успех, его можно даже не заметить.

В научной фантастике (к сожалению, даже в лучших произведениях) главному герою приходит в голову блестящая мысль, и алле-гоп! - через несколько дней она уже реализована. Было бы здорово, если бы такое происходило и в реальной жизни, но это не так. Позволю себе поделиться одной важной мыслью: разработка 45-нм производственного процесса стала отличным подтверждением афоризма Томаса Эдисона: "Гений - это десять процентов вдохновения и девяносто процентов потения".

В случае с 45-нм производственным процессом 10 процентов "вдохновения" пришлось на одну основополагающую инновацию (объединение диэлектрика на основе гафния и металлического затвора). Остальные 90 процентов составляло "потение" - множество талантливых людей постоянно вносило последовательные улучшения в самых разных областях - включая рост процента выхода годной продукции, повышение надежности и увеличение быстродействия транзисторов. Только благодаря их усилиям была реализована 45-нм технология для производства транзисторов с диэлектриками high-k и металлическими затворами.
P.S. Хотя Келин шутит, что ей некогда читать научную фантастику, назовем три ее любимые книги: "Луна - суровая хозяйка" Роберта Хайнлайна, "Машина Творения" Джеймса Хогана и "Мирабель" Джанет Каган.
Источник: Корпорация Intel
Прочитано: 5710 раз(а)  |  Комментариев: 5  |  Средняя оценка (макс. 7): 6 (Голосов: 1)
Вы не авторизованы для голосования
отсутствуют

Комментарии к статье (5).
2009-03-04 00:33:05, dima [админ]:
Редакция, почему вы про АМД не пищите? Они что вам не платят.

Не платят. Я точно знаюI am maliciousРавно как и Интел. Если хотите, можете написать про АМД.
2009-03-04 00:23:53, Гость_:
Ну, вообще. Теперь осталось написать мемуары каждому инженеру в Intel. И похвастаться своими работами.
Придумали свой закон-теорию Мура и всех пытаются убедить в нем. Благодарите АМД. Если бы не они заросли бы жиром без конкурентов.
Редакция, почему вы про АМД не пищите? Они что вам не платят.
2009-02-16 21:12:23, Гость_Данон:
Что они там курят?
2009-02-16 15:23:47, dolphin [админ]:
[:]
2009-02-16 12:27:07, dima [админ]:
Глаза боятся, руки делают :)
В этой теме комментарии отключены.
Регистрация в каталоге Обратная связь Размещение на сайте Приглашаем авторов! О проекте Наши партнеры
© ООО «Norma»; 2018. Все права защищены.
YP
Рейтинг@Mail.ru
Uzinfocom Datacenter
18+
Add engine