电子高峰会：晶圆制程挑战多 Tela绝招走江湖

当晶圆制程从45奈米进入28奈米甚至更微型化的阶段时，其所需面对的问题则更为复杂，在实体架构设计（physical design）、DFM（design for manufacturing）、光学微影技术（Lithography）和漏电流等制程上的挑战更为严峻。

越来越微型化的晶圆制程，带给光学微影技术越来越严厉的技术难题。微影技术是透过提高分辨率制作更小线宽尺寸的方式，来提高IC密度进而降低显影成本。光源波长和光源波的尺寸是其关键，微影技术所使用的光源波长越短、尺寸越小，分辨率会越高。或者，也可以采用双重曝光成像（double patterning）的方式来提高显影分辨率。不过双重曝光成像成本较高，图案布局也较复杂，因此釜底抽薪的办法，就是从革新微影技术的光源内容着手。

Tela Innovations市场营销副总裁Neal Carney则表示，随着奈米制程微型化，IC密度不断缩小，晶圆上的图案间距和目标会更小，无论是单次曝光（single patterning）还是双重曝光成像，都已藉由浸润式微影技术中透过水较高的折射率，增加透镜的数值孔径（NA），来缩减图案尺寸。进入到28～20奈米制程阶段，技术上还是以193nm的深紫外光、结合1.35NA的浸润式微影技术（immersion lithography）为主。至于大家不断讨论到波长13.4nm的次世代超短紫外光（Extreme Ultra Violet；EUV），在技术上仍有许多不确定因素，因此浸润式微影技术应该还是下一世代28～20奈米制程的主流微影技术。

同时，提升晶圆微影制程的图案布局和导线精确度更是重要，特别是在双重曝光成像的过程，要让晶圆实体架构设计图案布局和布线更准确，交叉点不易失真，还要兼顾提升晶体管在特定布线内的效能。因此在技术上，可藉由预先定义实体架构（pre-defined topologies），采用固定闸极距离（fixed-pitch）、直线模式（straight line poly）、整合密度模式（uniform density poly）和单面向布局（single orientation）等方式，在同样的设计架构和工具环境下，可进一步降低微影图案布局的变异性。

另一方面，降低漏电流的挑战也十分不容易克服。Tela Innovations在并购Blaze之后取得降低漏电流的关键技术，可针对特定的晶体管网关长度施以偏压，让网关长度微调增加，漏电流功耗就会呈现指数型的降低，而漏电耗能的变异性（leakage variability）也会随之降低，不会影响芯片的尺寸与效能，提升芯片漏电流的参数良率（parametric yield）。

Tela Innovations在提升晶圆图案布局和降低漏电功耗的技术，已经独家专利授权给台积电广泛采用。台积电EDA和设计服务部门副总监Tom Quan表示，台积电藉由OIP平台架构的合作方式，采用Tela的技术提升芯片设计与制程的效能。这是藉由光学临近效应修正（Optical Proximity Correction；OPC）的闸极临界尺寸（Critical Dimension）的微调技术，分析产品设计，并在对时序较不敏感的路径上将闸极长度调整为合适的大小，同时有效节省对时序较不敏感的路径上的晶体管耗能，而不影响芯片的性能，降低漏电流的幅度可达到50％，目前已应用在90～40奈米的晶圆制程上，台积电的客户包括LSI和Mellanox等，均已使用台积电和Tela所合作的降低漏电功耗技术，幅度可达20～25％左右。