21141

Всё о производстве транзисторов, микросхем и миниатюризации

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Для этого используются специальные тщательно согласованные с реальными приборами физические модели транзисторов и других функциональных элементов. Сюда входят научная разработка и воплощение в кремний все более быстрых и маленьких транзисторов см. следующую страницу про закон Мура цепей связи между ними и прочим обрамлением микроструктур на кристалле создание технологий изготовления рисунка линий и транзисторов на поверхности кремния новых материалов и оборудования для этого а также manufacturability область знаний о том как...

Русский

2013-08-02

175 KB

14 чел.

Всё о производстве транзисторов, микросхем и миниатюризации

Автор: Александр Карабуто
Опубликовано 11 октября 2004 года

Производство кремниевых кристаллов интегральных микросхем - это незыблемый фундамент не только всей современной индустрии информационных и компьютерных технологий, но и очень многих смежных отраслей - бытовой электроники, индустрии развлечений (включая музыку и видео), медицины, военной и автомобильной промышленности и многого другого.

Проще назвать области, которые пока не зависят от достижений микроэлектроники, но скоро и таковых не останется! Современный человек просто обязан иметь представление о том, что такое микроэлектроника и технология производства микросхем. Вершиной же этой технологии являются микропроцессоры - самые сложные и важные интегральные схемы.

 

Микроэлектроника

Следует различать два основных направления развития индустрии производства микросхем. Первое - разработка архитектуры, включающая в себя выбор тех или иных функций и особенностей будущих схем, микросхемотехнику и компоновку на кристалле функциональных блоков и их элементов, которые воплощают выбранные функции. А также - оптимизация готовых блоков с целью устранения узких мест, повышения производительности и надежности работы будущих схем, упрощения и удешевления их массового производства. Эти работы можно условно назвать "бумажными" - они выполняются "на кончике пера" и существуют лишь в виде компьютерных файлов и чертежей проектов будущих микросхем, что отнюдь не исключает многократного компьютерного моделирования физической работы как отдельных блоков, так и микросхемы в целом. Для этого используются специальные, тщательно согласованные с реальными приборами физические модели транзисторов и других функциональных элементов. И чем тщательнее смоделирована работа проекта, тем быстрее и с меньшими ошибками будет изготовлена сама микросхема (имеется в виду ее финальный, массовый вариант). Ведь отладка, поиск и исправление ошибок проектирования в уже готовом кристалле, как правило, значительно сложнее и дороже, чем моделирование на компьютере.

Второе основополагающее направление - это собственно полупроводниковые технологии производства микросхем. Сюда входят научная разработка и воплощение в "кремний" все более быстрых и маленьких транзисторов (см. следующую страницу про закон Мура), цепей связи между ними и прочим "обрамлением" микроструктур на кристалле, создание технологий изготовления рисунка линий и транзисторов на поверхности кремния, новых материалов и оборудования для этого, а также "manufacturability" - область знаний о том, как производить микросхемы более высокого качества, более быстрые, с большим количеством годных кристаллов на пластине, меньшим числом дефектов и разбросом рабочих параметров.

 

Транзисторы

Что такое современный "микроэлектронный" транзистор? Как ни странно - это примерно то же, что и полвека назад, когда за его открытие Бардину, Браттейну и Шокли дали Нобелевскую премию по физике.1 Это усилитель и "выключатель" (switch) электрического тока, который, удобно сравнить с водопроводным краном: чем больше мы открутим "краник", тем сильнее из него потечет. Транзисторы, работающие в таком режиме, - режиме "пропорционального" (или по-научному - прямого) усиления тока (или напряжения - в соответствующих каскадах), - как ни странно, все реже применяются в современной технике. Такой режим соответствует аналоговым схемам, которые в последние пару десятилетий активно вытесняются цифровыми схемами, использующими лишь два крайних состояния - полностью открыт и полностью закрыт. То есть реализуют принципы двоичной арифметики (Булевой алгебры) с логическими уровнями 0 и 1.

Цифровые микросхемы имеют массу преимуществ перед аналоговыми, и если раньше ряд аналоговых схем было трудно заменить цифровыми, то нынче схемотехника (наука конструирования функционально сложных схем из простых кирпичиков - транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов и пр.) шагнула далеко вперед - не в последнюю очередь благодаря развитию алгоритмов цифровой обработки сигналов. И нынче подавляющее большинство функциональных устройств выгоднее реализовывать на цифровых принципах, а аналоговым (и смешанным) схемам оставить на откуп только самое необходимое - прецизионные операционные усилители, АЦП/ЦАПы и некоторые усилители мощности.2 Даже традиционно аналоговые тракты премопередачи радиосигналов все больше тяготеют к цифре, поскольку современные способы радиосвязи все больше базируются на сложной математике и цифровых принципах.

В основе подавляющего большинства современных микросхем (и цифровых, и аналоговых) лежит так называемый полевой (или МОП)3 транзистор, несколько отличающийся от открытого чуть ранее биполярного транзистора. Если два десятка лет назад микроэлектроника в равной мере использовала и полевые, и биполярные транзисторы (последние имели явное преимущество в быстродействующих и аналоговых усилительных схемах, тогда как первые - в некоторых цифровых и энергоэкономичных), то быстрый прогресс в науке и технологии позволил "полевикам" вытеснить "биполярники" почти отовсюду, а те редкие "бастионы", которые еще остались, должны скоро пасть.4 Поэтому мы не станем вникать в отличия биполярного транзистора от полевого, а рассмотрим лишь последний как основу современной и будущей5 технологии производства микросхем.


Рис. 1. Упрощенная схема (вверху) и сечение (внизу) современного МОП-транзистора, изготовленного по технологии 90 нм. Между истоком 3 и стоком 5 находится канал в напряженном кремнии 4, который управляется затвором из поликремния 6 и металла 1 через тонкий диэлектрик 2. Сверху - пассивирующий слой 7.

Базовая структура МОП-транзистора, предложенная еще в 1960 году, остается практически неизменной и по сей день. На гладкой поверхности подложки из полупроводника кремния (Si) формируется тонкий слой оксида кремния (SiO2), на который осаждается металл (или другой хорошо проводящий ток материал). Такая трехслойная структура (рис. 1) и дала название транзистору - Металл-Оксид-Полупроводник (МОП)6. И она не сильно отличается от той, которая присутствует в современных микросхемах. Сначала в тонком поверхностном слое подложки из монокристалла7 кремния формируются две неперекрывающиеся области с повышенной электропроводностью (малым сопротивлением электрическому току) - так называемые исток и сток.8 Промежуток между ними называется каналом, и это - наиболее важная часть транзистора, поскольку именно через нее протекает рабочий ток транзистора. Сверху на канал наносится9 тончайший слой оксида кремния (или другого диэлектрика), при этом области стока и истока оставляются открытыми. Наконец, на оксид напыляется хорошо проводящий материал (условно назовем его металлом), который называется затвором (а оксид под ним - соответственно подзатворным диэлектриком). Транзистор готов, и остается только подвести (напылить) проводники (медь, алюминий или золото) к областям стока, истока и затвора, соединить этими проводниками (дорожками, или межсоединениями) нужные транзисторы, расположенные на поверхности того же кристалла, и покрыть всю структуру толстым слоем диэлектрика для защиты от внешних воздействий. Вот микросхема и готова!10

Итак, основу современной микроэлектронной технологии - то есть последовательность изготовления транзисторов и микросхем мы "вчерне" освоили, теперь посмотрим, как работает полевой транзистор. Здесь вместо "крана" удобнее использовать аналогию со шлюзом на водном канале. Пусть затвор транзистора - это ворота шлюза, а сток и исток - водный канал по обе стороны от ворот. Если ворота (затвор) закрыты, ничего не происходит, даже если уровни воды по обе стороны ворот (уровни напряжения на стоке и истоке) различны. Когда мы открываем ворота (подаем нужное напряжение на затвор транзистора), вода (ток) начинает течь в ту сторону, где ниже уровень (напряжение). Чем больше мы открываем ворота (подаем большее напряжение на затвор), тем сильнее течет вода (ток). В цифровых микросхемах используется лишь два положения ворот шлюза - закрыто и полностью открыто.11 В последнем случае вода течет так быстро, как сможет, то есть насколько позволяет ширина шлюза.

Именно "ширина шлюза" в открытом состоянии и является одной из важнейших характеристик полевого транзистора. Условно говоря, чем короче канал полевого транзистора (то есть чем меньше длина затвора), тем "шире шлюз" и быстрее работает транзистор (подробности см. на второй странице)12 - это является одной из причин, почему транзисторы стараются делать все более миниатюрными.

Базовой ячейкой микропроцессоров (в отличие, например, от чипов DRAM) является не одиночный транзистор, а минимум пара13 комплементарных (взаимодополняющих) МОП-транзисторов (КМОП - отсюда и название всей технологии). При одном и том же напряжении на затворе один из КМОП-транзисторов (n- или p- типа)14 открыт, а другой закрыт. И наоборот. Что как раз и приводит к четкому формированию уровней напряжения, соответствующих логическим 0 и 1. Подобно тому, как штангист либо готовится к попытке (штанга на помосте - логический 0), либо рывком зафиксировал вес (и ему засчитывают попытку, логическая 1). Промежуточные состояния "штанги" в расчет не берутся, и, вообще говоря, их "поддержание" в фиксированном состоянии значительно тяжелее для штангиста, чем два крайних, как и состояния между 0 и 1 для КМОП-вентилей. В последних же ток потребления оказывается минимальным (теоретически - близким к нулю). Читать дальше >>>

1. Если быть точным, первый (биполярный) транзистор был создан в 1947 году, а "Нобеля" за него вручили в 1956-м. Кстати, в 2000 году Нобелевскую премию по физике присудили и Джеку Килби - за изобретение интегральной микросхемы. Напомним, что первая микросхема заработала 12 сентября 1958 года в компании Texas Instruments. Еще одним создателем интегральной микросхемы считается Роберт Нойс, умерший в 1990 году (по правилам, Нобелевская вручается только живущим ученым). Физики как таковой при создании микросхемы было немного, но Килби и Нойс "всего-навсего" придумали технологию, которая совершила переворот в электронной промышленности. [вернуться]

2. То есть те схемы, при помощи которых происходит общение "компьютеров" через всевозможные сенсоры и актуаторы (активные датчики, производящие какое-либо действие) с реальным миром, по природе своей аналоговым (по крайней мене, в макромасштабе). [вернуться]

3. Строго говоря, МОП-транзистор (MOSFET; или в более общем случае - МДП-транзистор, MISFET) является лишь одной из разновидностей полевых транзисторов (FET, Field Effect Transistor). Но в современной микроэлектронике количество "полевиков", которые бы не были МОП/МДП, исчезающе мало,, поэтому мы для простоты объединим эти понятия. [вернуться]

4. Последним прибежищем биполярных транзисторов остаются сверхбыстродействующие схемы для радиосвязи, однако полевой транзистор, работающий на частоте 1 ТГц (1000 ГГц), уже продемонстрирован, а современные серийные МОП-схемы способны покрыть диапазон радиосвязи как минимум до 10 ГГц. [вернуться]

5. По ряду оценок, полевой транзистор в его нынешнем "кремниевом" виде будет служить фундаментом развития микроэлектроники (точнее - технологии производства интегральных схем) еще как минимум лет десять (и как минимум еще лет тридцать будут производиться разные кремниевые МОП-микросхемы), а затем ему на смену могут прийти разновидности полевых же транзисторов на новых материалах и наноструктурах. [вернуться]

6. Если заменить оксид кремния на какой-либо другой диэлектрик ("Д"), получим МДП-транзистор. [вернуться]

7. Подложка обязательно должна быть монокристаллом с низким количеством атомарных дефектов, даже более совершенной, чем бриллиант "чистой воды", иначе транзистор потеряет "прозрачность" для электрического тока (то есть существенно снизится подвижность носителей заряда - электронов и дырок). [вернуться]

8. Для этого в области стока и истока внедряется (имплантируется) большое количество ионизированных атомов других химических элементов (например, бора, азота или фосфора). [вернуться]

9. Слово "наносится" в данном случае не совсем точно - тонкий слой оксида сейчас создается прецизионным окислением поверхности самого кремния в специальных условиях. [вернуться]

10. Для простоты изложения мы опустили некоторые промежуточные технологические этапы, которые в данном контексте не принципиальны. [вернуться]

11. "Приоткрыто" (то есть открыто частично) - это уже только для аналоговых схем. [вернуться]

12. Если говорить не условными аллегориями, а техническим языком: малая толщина подзатворного диэлектрика необходима для получения не только малых габаритов транзистора, но и для увеличения его быстродействия - чем тоньше диэлектрик, тем быстрее транзистор. [вернуться]

13. Часто вместо пары используется от трех до шести транзисторов p- и n-типа, образующих логические вентили, триггеры или ячейки статической памяти (SRAM). Применяются и транзисторы с несколькими затворами. [вернуться]

14. Транзисторы n- и p-типов используют разные легирующие примеси - донорные и акцепторные соответственно. Первые обогащают монокристалл кремния электронами, вторые - так называемыми дырками (фактически создают недостаток электронов). Таким образом, электрический ток в канале транзистора создается либо отрицательно заряженными электронами, либо положительно заряженными дырками. А удобно это именно с точки зрения комплементарности транзисторов, хотя по качеству транзисторы n-типа, как правило, немного лучше. [вернуться]

Всё о производстве транзисторов, микросхем и миниатюризации

Автор: Александр Карабуто
Опубликовано 11 октября 2004 года

Страница 2 из 3. Вернуться на первую страницу.

Зачем делать транзисторы маленькими, или Реальная подоплека закона Мура

Зачем производители всячески стараются уменьшить размеры полевых транзисторов? Очевидно, что большее количество транзисторов на кристалле позволяет, во-первых, создавать более сложные, многофункциональные, вместительные и производительные микросхемы - вспомните про закон Мура и влияние размера кэш-памяти на быстродействие микропроцессоров. А во-вторых - делать кристаллы компактнее, то есть размещать больше кристаллов на одной кремниевой пластине, что в итоге снижает их себестоимость. Однако помимо этих очевидных "геометрических" причин существуют и другие немаловажные причины - "электрические".

Дело в том, что ток, протекающий через канал открытого транзистора, в первом приближении зависит от приложенного напряжения с коэффициентом пропорциональности µZC/L, где µ - подвижность носителей заряда (то есть электронов или дырок), Z - ширина канала (в перпендикулярном рисунку 1 и протеканию тока направлении), L - длина канала (в направлении протекания тока, то есть от стока к истоку) и C - удельная (то есть на единицу площади) емкость затвора, зависящая от толщины и материала (диэлектрической проницаемости) подзатворного диэлектрика. Таким образом, чем короче канал, тем больше рабочий ток транзистора (при прочих равных), что позволит ему быстрее работать (например, перезаряжать паразитные емкости). Или, с другой стороны, у транзистора с более коротким каналом можно пропорционально уменьшить и другие планарные размеры (ширину канала и пр.), не ухудшая при этом его рабочий ток, то есть более компактный полевой транзистор (при прочих равных) сможет работать не хуже своего предшественника, поскольку с уменьшением планарных размеров уменьшаются и некоторые паразитные емкости (например, емкость затвора других транзисторов, с которыми он соединен). Кстати, рабочий ток современного полевого транзистора, особенно на наномасштабах, растет даже быстрее, чем 1/L - как 1/(L-Ls), где Ls - небольшой отрезок, определяемый точкой отсечки канала вблизи стока.

Но это еще не все. Вторым независимым параметром, улучшающимся с уменьшением длины канала L, является собственная максимальная (граничная) частота работы полевого транзистора. Она прямо пропорциональна подвижности носителей и обратно пропорциональна квадрату длины канала: fmax = µ Uc/(2p L2), где Uc - напряжение между стоком и истоком транзистора. Так, для 0,13-микронных транзисторов (с реальной длиной канала около 70 нм) граничная частота составляет порядка единиц терагерц. Впрочем, этот параметр характеризует не столько "цифровые", сколько "аналоговые" предельные возможности полевых транзисторов (например, для работы в составе чипов радиосвязи).

Для цифровых устройств важнее оказываются паразитные емкости и величина рабочего тока. А еще - крутизна характеристики полевого транзистора. "Крутизна" в данном случае не сленг, демонстрирующий, какие "крутые" сейчас транзисторы, а научный термин, являющийся мерой быстродействия МОП-прибора. Крутизна характеристики - это производная тока стока по напряжению затвора (в данном случае - при работе на участке насыщения характеристики тока от потенциала стока, когда на истоке ноль). Крутизна S прямо пропорциональна напряжению на затворе с коэффициентом µZC/L (см. выше). Соответственно, справедливы все те же выводы, которые мы сформулировали ранее для тока стока. Однако существует еще один важный параметр миниатюризации транзисторов - толщина подзатворного диэлектрика. Она напрямую влияет на крутизну, поскольку удельная емкость C, входящая в предыдущую формулу, обратно пропорциональна толщине подзатворного диэлектрика d: C=eeo/d, где диэлектрическая проницаемость e зависит от материала подзатворного диэлектрика (eo - константа). То есть чем тоньше слой оксида кремния под затвором МОП-транзистора, тем транзистор "круче" (больше его крутизна) и потенциально быстрее.

К сожалению, обратной стороной уменьшения толщины диэлектрика в МОП-транзисторах последних поколений является заметный рост паразитного тока утечки затвора (из-за туннелирования электронов сквозь подзатворный диэлектрик, которое экспоненциально растет с уменьшением толщины после значения 1 нм). Ток утечки, будучи умноженным на громадное число транзисторов на кристалле, заметно повышает потребление и тепловыделение микросхемы, что негативно влияет на многое. С этим эффектом активно борются (см., например, обзор в "КТ" #521, с.50), но это уже не является предметом рассмотрения настоящей статьи. Отметим лишь, что для борьбы с «подзатворными» утечками толщину диэлектрика нельзя делать менее нескольких атомарных слоев (то есть примерно 1,2 нм). А этот предел уже фактически достигнут в современных микросхемах, производимых по 90-нм технологии (и недавно продемонстрированной Intel 65-нм технологии, см. "КТ" #555-556, с.40). Впрочем, позднее предполагается внедрить другие материалы* для подзатворного диэлектрика, что даст новый толчок к повышению крутизны путем уменьшения толщины d. А это позволит уменьшать и планарные (то есть в плоскости пластины) размеры транзисторов в микроэлектронных чипах. Что находится в согласии с эмпирическим законом Гордона Мура (количество транзисторов на кристаллах микросхем удваивается каждые два года), по которому современная микроэлектроника развивается уже около сорока лет. Читать дальше >>>

* Последние тридцать лет в качестве основного материала для диэлектрика затвора использовался диоксид кремния (SiO2), что обусловлено его технологичностью и возможностью улучшать характеристики транзисторов по мере уменьшения их размеров. В новейших транзисторах толщина слоя оксида кремния составляет всего 1,2 нм, то есть пять атомарных слоев. Это предел - дальнейшее утоньшение приведет к существенному росту тока утечек и избыточному тепловыделению микросхемы в целом. По оценкам экспертов, в современных чипах почти 40% энергии теряется из-за утечек. В качестве замены диоксида кремния в будущих поколениях транзисторов (45-нм и менее; см., например, www.terralab.ru/system/30717) специалисты предлагают материалы с высокой диэлектрической проницаемостью - оксид или силицид гафния или оксид циркония. К сожалению, при этом приходится менять и материал затвора - традиционный поликристаллический кремний на специальные комбинации металлов, - поскольку дефекты на границе нового диэлектрика и поликремния затрудняют установку пороговых напряжений, а рассеяние на этих дефектах ограничивает подвижность электронов.

Всё о производстве транзисторов, микросхем и миниатюризации

Автор: Александр Карабуто
Опубликовано 11 октября 2004 года

Страница 3 из 3. Вернуться на первую страницу.

Проблемы миниатюризации

Если миниатюризация - это так хорошо, то что же ограничивает стремление делать транзисторы как можно более маленькими? Во-первых, как мы уже отмечали на второй странице, это физический (атомарный) предел толщины подзатворного диэлектрика. Но это далеко не единственный фактор.

Размеры транзисторов в плоскости пластины определяются даже не столько желаниями разработчиков (требованиями характеристик и схемотехнического проекта), сколько существующим уровнем производственных возможностей - главным образом, фотолитографического оборудования, при помощи которого формируется рисунок транзисторов и проводников на поверхности кристалла. Помимо различных побочных эффектов основными факторами, определяющими "нормы"15 техпроцесса, то есть минимальный планарный размер элемента (минимальную толщину "рисуемых" линий), являются длина волны используемого для фотолитографии излучения и "прецизионность" теневых масок и электронно-механического оборудования, совмещающего маски с рисунком на поверхности пластины.16 В настоящее время (для 90-нм и 65-нм технологий) используется фотолитография с длиной волны 193 нм.17 Она же, вероятно, будет использоваться и для техпроцесса 45 нм (правда IBM и AMD склоняются в пользу 157-нм света). Но для освоения техпроцесса 32 нм примерно к 2009 году будет взята уже совершенно новая литография - EUV (Extreme Ultra-Violet) с длиной волны всего 13 нм, экспериментальные маски для которой уже демонстрировались (см., например, обзор будущих технологий нанолитографии на www.terralab.ru/system/24500), а в августе этого года в Intel заработали первая в мире коммерческая установка для EUV-фотолиторгафии и пилотная линия по производству EUV-масок. К слову, возможность применения в будущем иммерсионной фотолитографии (где экспонирование через маску происходит в жидкости) вместо традиционной воздушной рассматривается сейчас многими производителями, однако по мнению экспертов из ряда ведущих микроэлектронных компаний, она пока менее выгодна экономически, чем EUV.


Рис. 2. Транзисторы для будущих технологий AMD (вверху) и Intel (внизу), изготовленные по техпроцессам с нормами 90 нм (1), 65 нм (2 и 5), 45 нм (6), 32 нм (3 и 7) и 22 нм (4 и 8). Производство по трем последним планируется начать в 2007, 2009 и 2011 годах соответственно.

При разработке техпроцессов 65 и 45 нм ключевую роль играет технология усовершенствованных литографических масок, поскольку длина волны тут как минимум втрое больше получаемого элемента на пластине и существенную роль играют эффекты дифракции света на краях масок ("подсвечивание" и размытие краев экспонируемого рисунка). К счастью, здесь на помощь приходят сложные оптические методы формирования рисунка - например, фазосдвигающие маски и маски с оптической коррекцией (за недостатком места отсылаем читателя к статье на www.terralab.ru/system/30845). В результате мы сейчас имеем ровно то, что имеем, - меньшие, чем позволяет текущее технологическое оборудование, транзисторы просто не сделать. Например, на рисунке 2 показаны фотографии транзисторов, уже изготовленных в лабораториях по технологическим нормам 45, 32 и даже 22 нм! И их появление в промышленном масштабе ожидается достаточно скоро.

Любопытно, что начиная примерно с 0,25-микронного техпроцесса физический размер (длина канала) МОП-транзисторов оказывается, в силу особенностей способа изготовления, меньше, чем технологические нормы производства. Так, для 0,13-микронного техпроцесса транзисторы имеют длину канала всего около 70 нм, текущие 90-нм транзисторы могут похвастаться длиной канала в 50 нм (рис. 1), а в будущих транзисторах, изготовленных по нормам 65, 45, 32 и 22 нм, длина канала будет лишь около 30-35, 20-25, 15 и 10 нм соответственно (рисунок 2). И тут самое время отметить еще один фундаментальный предел современной микроэлектронной технологии, на котором так любят спекулировать всевозможные апологеты квантовых компьютеров, оправдывая перед спонсорами свои дорогостоящие и пока малорезультативные18 исследования.


Рис. 3. Кросс-сечение межсоединений современных микросхем на примере семислойного ядра Prescott (90 нм). Медные дорожки 3 через тонкий защитный барьер 1 изолированы друг от друга low-k диэлектриком 4. В процессе послойного производства этой структуры используются так называемые стоп-слои травления 2.

Дело в том, что с уменьшением размеров транзисторов до нескольких нанометров (и росте частоты их работы), во-первых, пропорционально уменьшается число электронов/дырок, задействованных в переносе тока, - вплоть до того, что на каждое переключение КМОП-вентиля "приходится" лишь несколько десятков или сотен носителей заряда, а во-вторых, резко возрастает роль квантовых эффектов в нанотранзисторах (одним из следствий чего является существенный рост "шума" и утечек). В результате, традиционные "макроскопические" модели работы МОП-транзисторов, основанные на статистическом усреднении по огромному числу носителей, перестают адекватно отражать ситуацию и требуется пересмотр самой физики работы микроэлектронных приборов (в этом случае - уже наноэлектронных). Пока этим еще можно пренебрегать, однако позднее могут потребоваться существенные коррективы.

Попутно отметим еще один вредный эффект при миниатюризации транзисторов. Уменьшая транзисторы, приходится снижать их рабочее напряжение - для текущих и ближайшего будущего микропроцессоров оно составляет 0,7-1,5 В. Однако при напряжении около 1 В уже трудно полностью "закрывать" транзисторы, и в результате они "протекают" - как кран, из которого капает вода (так называемая утечка от истока к стоку). А поскольку в новейших микропроцессорах насчитываются сотни миллионов и даже миллиард транзисторов, то суммарный ток утечки выливается (простите за каламбур) в немалый паразитный ток для всей микросхемы. Этот эффект сейчас даже более существенен, чем утечки затвора. И с ним активно борются, в частности, используя так называемые sleep-транзисторы, попросту отключающие от питания целые участки микросхем, не работающие в тот или иной момент времени. Альтернативой могло бы стать дальнейшее «утоньшение» подзатворного диэлектрика, что позволит снизить пороговое напряжение (то есть напряжение "закрывания" транзисторов) и тем самым - утечки "сток-исток" в закрытом состоянии, но в силу резко возрастающих при этом утечек затвора пока такой шаг оказывается неэффективным. Возможно, этот путь станет реальным с заменой оксида кремния на другой подзатворный диэлектрик с более высокой диэлектрической проницаемостью - в готовящемся техпроцессе 45 нм.

- По материалам еженедельника "Компьютерра"

15. Например, когда говорят о 130-нм, 90-нм или 65-нм техпроцессах, имеют в виду именно технологические нормы. [вернуться]

16. Помимо точности совмещения и позиционирования необходимо обеспечивать защиту от всевозможных вибраций, что достигается, в частности, специальной амортизацией от фундамента здания и пр. [вернуться]

17. Deep Ultra-Violet, или DUV, - глубокий ультрафиолетовый свет, не видимый глазом. До этого для производства 0,18- и 0,13-микронных кристаллов использовалась УФ-литография с длиной волны 248 нм. [вернуться]

18. К сожалению, теория квантовых компьютеров, активно развиваемая силами научного сообщества по крайней мере последние пару десятилетий (см., например, тему номера в "КТ" #414), так по сей день и остается теорией - практического прорыва, позволившего бы надежно воплощать в "железо" хотя бы простейший вычислительный квантовый элемент, до сих пор нет, а наиболее оптимистичные прогнозы относительно реальных квантовых компьютеров отсылают нас как минимум на несколько десятилетий вперед. Так что современная микроэлектроника останется "в строю" еще очень долго. [вернуться]


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73461. Роль монастырей в русской культуре 99.5 KB
  Сохранению национального самосознания, национальной культуры русского народа немало содействовали в тяжелые годы татаро-монгольского ига и западных влияний монастыри. Всего с ХIV до половины ХV века на Руси было основано до 180 новых монашеских обителей.
73462. Категории плательщиков налога и формирование налоговой базы при исчислении НДФЛ 98.5 KB
  Актуальность темы продиктована еще и тем, что в сфере исчисления налога на доходы физических лиц очень часто фиксируются грубые финансовые нарушения, влекущие за собой тяжелые последствия, как для отдельных предприятий и граждан, так и для всей страны в целом.
73463. Т. Парсонс, К. Гирц. Трактовка культуры в контексте теории социального действия 96 KB
  Социальная роль в понимании Т. Парсонса представляет собой набор функций, которые осуществляет каждое действующее лицо в силу занимаемой им социальной позиции при конкретных условиях. Ожидание от другого выполнения данной роли именуется «установкой».
73464. Система аграрного законодательства 84.5 KB
  Предметом аграрного права являются различные общественные отношения возникающие в процессе осуществления сельскохозяйственной деятельности а также непосредственно связанные с деятельностью субъектов аграрного права которые именуются аграрными отношениями.
73465. Сутність міжнародної торгівлі. Методи нетарифного регулювання 79.5 KB
  За допомогою міжнародної торгівлі країни можуть розвивати спеціалізацію підвищувати продуктивність своїх ресурсів і збільшувати загальний обсяг виробництва. У міжнародній торгівлі товар важливий не як продукт виробництва а як об’єкт попиту і пропозиції.
73466. Формирование первоначального навыка письма в период обучения грамоте 79.5 KB
  Цель исследования: раскрыть специфику формирования навыка письма у первоклассников в период обучения грамоте. Предмет исследования: Система упражнений как метод формирования первоначального навыка письма у первоклассников.
73467. Нормативное регулирование налогового учета по НДС 79 KB
  В условиях рыночной экономики для нашего государства взимание налога на добавленную стоимость НДС является более эффективным по сравнению с налогом с продаж. Решения проблемы исчисления и уплаты НДС возникла сразу же после введения данного налога в России.
73468. Взаимодействие объектов железнодорожного транспорта с окружающей средой. Экологические требования к объектам железнодорожного транспорта 73 KB
  По вине железной дороги доставка груза была просрочена на четверо суток что привело к простою оборудования и рабочей силы предприятия. Что такое претензия В каких случаях перевозчик несет ответственность и в каких освобождается от ответственности за несохранность груза принятого...
73469. Формування доходу, отриманого туристичним господарством 71 KB
  Результатом виробничо-експлуатаційної діяльності готелів є не готовий продукт а пропозиція особливого виду послуг. При цьому послуги не можуть вироблятись окремо від існуючого матеріального продукту тобто без експлуатації матеріально-технічної бази будівлі споруди...