“IEDM 2016:台积电、IBM等介绍7nm制造工艺
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在“IEDM 2016”举办第一天,有两个研发小组就7nm FinFET发表了演讲。一个是台积电TSMC(演讲序号:2.6),另一个是IBM、GLOBALFOUNDRIES和三星电子的研发小组(演讲序号:2.7)。由于这两个是本届IEDM的亮点内容,在同时进行的多个分会中利用了最大的演讲会场。众多听众挤满了会场,盛况空前。
台积电在演讲最开始介绍了7nm FinFET的优点。与16nm FinFET相比,裸片尺寸可缩小至43%。包含布线在内的栅极密度可提高至约3.3倍,而且速度能提高35~40%,或者削减65%以上的耗电量。
接下来介绍了采用7nm FinFET试制的256Mbit的6T-SRAM。一个SRAM单元的面积为0.027μm2,利用193nm浸入式光刻形成图案制作而成。写入和读入所需的电压为0.5V。还介绍了阈值电压偏差,强调能控制在200mV以内。另外还宣布,试制了包含CPU、GPU和SoC的测试芯片并评估了性能。
台积电在演讲的最后介绍说,已经开始讨论基于EUV的7nm FinFET工艺。利用EUV试制了256Mbit的SRAM芯片,与利用193nm浸入式光刻试制的256Mbit SRAM芯片比较了成品率,均在50%左右。
IBM等试制CMOS晶体管
IBM等介绍了采用EUV的7nm FinFET工艺。7nm FinFET工艺的目标是,与10nm FinFET工艺相比将逻辑电路和SRAM的面积削减约一半,将性能提高35~40%。
通过从10nm FinFET过渡到7nm,Fin间距可从42nm缩至27nm,CPP(Contacted Poly Pitch)可从64nm缩至44nm/48nm,Mx间距可从48nm缩至36nm。Fin运用了自对准四重图案成型技术,栅极运用了自对准双重图案成型技术,Mx(MOL和BEOL)运用了EUV工艺。
试制的CMOS晶体管形成了硅的n型MOS和锗化硅p型MOS。基板利用在硅基板上依次层叠Strain-Relaxed Buffer(SRB)和Super-Steep Retrograde Well(SSRW)的产品。
通过在硅的n型MOS上导入拉伸应变,在锗化硅的p型MOS上导入压缩应变,与以往的平面HKMG(High-K/Metal Gate)工艺相比,驱动电流值分别提高了11%和20%。(记者:根津祯)
分会2的会场。
TSMC的7nm SRAM芯片布线层截面(图:IEDM)
试制的SRAM的Shmoo图(图:IEDM)
阈值电压偏差(图:IEDM)
IBM等试制的7nm CMOS晶体管的截面(图:IEDM)