[材料科学]清华大学 集成电路制造工艺 王水弟 课件第12章纳米时代的挑战-2.pdf

第12章 纳米时代的挑战 本章内容 12.1 摩尔定律的极限 12.2 纳米时代的设备 12.3 纳米时代的材料 12.4 纳米时代的工艺 12.5 结束语 e 12.1 摩尔定律的极限 IC发展的两个驱动力 硅圆片的尺寸从 100mm → 125mm → 150mm → 200mm → 硅片尺寸 不断扩大 300mm → 450mm ， 以提高芯片产量和降 低芯片成本，最终获 取更大的利润。 I C 的特征尺寸从 1.00 μm → 0 .70 μm → 0 .50 μm → 0 .35 μm → 0 .25 μm → 0 . 18 μm→ 特征尺寸 0.13μm → 90nm → 65nm 不断缩小 → 45nm →32nm → 22 nm → 16 nm → 11 nm ， 以满足芯片微型化、高密 度化、高速化、高可靠化 极限 和系统集成化的要求。 摩尔定律： I C 的集成 度，每两年 翻一番 ！ 摩尔定律说： “IC 的集成度每两年 翻一番”，是由于特征尺寸的缩小，使单 位面积内的晶体管数量增加，即集成度提 高。特征尺寸缩小依靠的是工艺设备更新 换代和工艺技术的改进。但是，晶体管的 尺寸等比例缩小将受到基本物理规则限制。 摩尔定律还能维持多久？ 2006年2月27 日IBM公司副总裁兼技术总 监Bernie Meyerson博士在美国加州Monterey 举行的2006年电子峰会开幕式上发表的主题讲 话中说：“在130nm节点上，一个1.2nm的氧 氮化物栅极的厚度只有5个原子，没有人能够 缩小一个晶体管各部分的尺寸，原子是不会变 大也不会缩小的。所以，尺寸缩小定律不再起 作用，你可以继续按照摩尔定律行事，不过， 功耗和热量将迅速上升。将来提高性能是靠发 明创造，而不是缩小尺寸。” 摘自：2006年3月 《半导体科技》P.17 2005年全球EDA技术会议论坛会主题 通向45nm之路，朝向地狱吗？ 事实证明，科学技术总是要发展的， 它通过研制新设备、采用新工艺、寻找 新材料，攻破一个又一个的技术难关， 创造一个又一个的科学奇迹，攀登一个 又一个高峰。 2007年9月18 日，英特尔在美国旧金山马士孔尼 会议中心(Moscone Convention Center)举行的信息 技术峰会上展示32纳米芯片，并宣布2009年投产。 （摘自《第一人资讯》2007年9月25 日） 旧金山秋季IDF 2009刚刚开始，Intel总裁兼CEO Paul Otellini就展示了世界上第一块基于22nm工艺的 晶圆，并宣布将于2011年下半年发布相应的处理器产 品，开发代号Ivy Bridge 。