Новые микропроцессоры Penryn от Intel представят в ноябре

Совсем недавно в микроэлектронике произошла настоящая революция, инициатором которой стала корпорация Intel: при производстве транзисторов стал использоваться новый химический элемент – гафний. Многие эксперты, в том числе и Гордон Мур, автор знаменитого одноименного закона, считают, что внедрение диэлектрика на основе гафния с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости и металлического затвора является самым значительным инновационным изменением в технологии производства транзисторов, осуществленным за последние 40 лет. Некоторые источники идут дальше, утверждая, что внедрение новых материалов, предложенное корпорацией Intel при переходе к 45-нм техпроцессу, — это, пожалуй, единственное фундаментальное изменение с момента появления «классических» планарных полупроводниковых транзисторов с поликремниевым затвором.

Как известно, все полевые транзисторы содержат специальный изолирующий слой — тонкую диэлектрическую пленку под затвором, т.е. электродом, управляющим «включением» и «выключением» транзистора. Свойства диэлектрика затвора оказывают решающее влияние на работу транзистора. Последние 40 лет в качестве основного материала для диэлектрика затвора использовался диоксид кремния (SiO2), что было обусловлено его технологичностью и возможностью систематического улучшения характеристик транзисторов по мере уменьшения их размеров. На сегодняшний день в транзисторах, производящихся корпорацией Intel, толщина слоя диэлектрика затвора из диоксида кремния составляет всего 1,2 нанометра — то есть, сопоставима с пятью атомарными слоями! Фактически, это уже близко к физическому пределу для данного материала, поскольку в результате дальнейшего уменьшения самого транзистора и, как следствие, утоньшения слоя диоксида кремния ток утечки через диэлектрик затвора значительно возрастает, что приводит к существенным потерям тока и избыточному тепловыделению. По сути дела, слой из диоксида кремния перестает быть препятствием для свободного дрейфа электронов, которые в таких условиях проявляют свойства уже не только частиц, но и волн, в силу чего пропадает возможность гарантированного управления состоянием транзистора. Казалось, что побороть законы физики не удастся, и миниатюризация транзисторов затормозится, а с ней и весь компьютерный прогресс…

Поэтому при переходе к 45-нм нормам техпроцесса для создания затворов транзисторов с малыми токами утечек инженерам Intel пришлось использовать новый материал для диэлектрика — так называемый highk диэлектрик, в сочетании с новым материалом для электрода затвора транзистора на основе металлов.

Предельно «истончившийся» слой диоксида кремния был заменён на более толстый слой материала на базе солей редкоземельного металла гафния с высоким показателем диэлектрической проницаемости k (high-k), в результате чего ток утечки удалось сократить более чем в десять раз по сравнению с традиционным диоксидом кремния, сохранив при этом возможность корректно и стабильно управлять работой транзистора.

Однако новый диэлектрик оказался плохо совестим с затвором из поликремния, что препятствовало достижению высокого быстродействия. Именно для решения этой проблемы затвор в новых транзисторах был выполнен из металла. Пленка из диэлектрика создается методом атомарного напыления, причем материал наносится последовательными слоями толщиной всего в один атом.

Таким образом, корпорация Intel стала первой в мире компанией, перешедшей к массовому производству микропроцессоров с использованием гафния.

Во время своего доклада на десятом, юбилейном Форуме Intel для разработчиков, прошедшем в сентябре с. г. в Сан-Франциско, президент и главный исполнительный директор Intel Пол Отеллини продемонстрировал пластину с чипами, изготовленными по техпроцессу 45 нм на одной из двух фабрик Intel, уже переоборудованных под производство с нормами 45 нм. Одна из них — экспериментальная D1D, расположенная в Орегоне, вторая – Fab 32 в Аризоне. В 2008 году в строй вступят еще две 45-нм фабрики – Fab 28 в Израиле и Fab 11X в Нью-Мексико. Анонс новых 45-нм микропроцессоров семейства, имеющего кодовое наименование Penryn, состоится в текущем ноябре.

Справка HiTechExpert: Корпорация Intel, ведущий мировой производитель инновационных полупроводниковых компонентов, разрабатывает технологии, продукцию и инициативы, направленные на постоянное повышение качества жизни людей и совершенствование методов их работы.

 

 

-->