高k材料是目前信息材料讨论的热点 - 爱问答

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高k材料是目前信息材料讨论的热点

 

请列举出几种典型的高k材料,并结合集成电路的发展趋势分析一下高k材料相对于SiO2的优势。

材料技术--高K值材料1 a! @+ }% @* F5 r1 [ 

与应变硅加速晶体管内电流速度相反同晶体管间需要更绝缘避免电流泄漏问题90纳米工艺前问题并严重晶体 管间较距离转换90纳米工艺同晶体管间距变非短电流泄漏现象变异严重抵消泄漏电流芯片要求更 供电量造直接芯片功耗增加我看论英特尔AMD90纳米工艺制造产品都没功耗面表现应优势按照惯例 每新工艺都让同型芯片功耗降低30%左右 于65纳米工艺说问题非解决步IBMAMD都采用SOI(绝缘层覆硅Silicon On Insulator)技术SOI效隔断各电极向衬底流漏电流使能够通晶体管流于同级晶体管间阻隔效并理想英特尔早 先认SOI技术难度太大所以没花费功夫 

人们继续用二氧化硅做晶体管门-通道间绝缘层英特尔决定采用高K值氧化物材料制造晶体管栅极英特尔称 高K门电介质(High K gate Dielectric)种材料电泄漏阻隔效达二氧化硅10000倍电泄漏基本阻断绝缘层厚度降低0.1纳米 用良电隔绝效$ K. ?+ {# d# A1 _3 x$ [' T0 n4 D 

使用高K电介质材料替代二氧化硅要面许技术问题例高K介质器件门限电压能迅速窜升500毫伏甚至更高芯片运行程 受热升温晶体管门限电压预测幅度摆些问题能影响芯片稳定性找具高稳定性高K值材料至关重要英特尔没 透露65纳米工艺使用哪种高K值材料声称些问题都已经良解决若高K材料功应用英特尔65纳米工艺遥遥领先手该 工艺产CPU芯片具相色功耗表现目前Prescott高功耗麻烦复返 

材料技术--低K电介质材料0 T* n2 s! H8 l. C' E: b4 R5 } 

90纳米工艺英特尔能实现7层铜互联结构IBM约2000功研发8层铜互联技术进入65纳米工艺英特尔终 于实现8层铜互联结构每芯片容纳8同逻辑电路层层数越芯片占据面积越本越低同要面更技术问题 

例如同电路层需要用导线连接起降低导线电阻(R值)各半导体厂商都采用金属铜代替往金属铝(铜互联名由 )其两电路层间产定电容效应(C值)由导线电阻R层间寄电容C共同产RC延迟决定着芯片高速性能电路层越RC延迟 越高芯片仅难实现高速度且增加能耗使用电阻率更低铜代替铝作导线定程度降低RC延迟电路层间寄电容CRC延迟起主要影响 

解决问题并不难,由于寄电容C比于电路层隔绝介质介电数K若使用低K值材料(K<3)作同电路层隔绝介质问题便迎 刃解英特尔65纳米工艺准备种K值低含碳氧化物(Carbon Doped OxideCDO)未具体说明氧化物类型我作进步介绍 让晶体管睡眠2 r7 d; t' u! K& q# [. X 虽新工艺引入定程度降低芯片功耗尽能获高性能芯片规模再扩、频率飞速提升功耗水平直缓慢向提 升现主流处理器功耗超百瓦且直呈现向提升态势应散热技术并没任何革命性进步功耗高达百瓦CPU散热已经接近 极限-基于理由英特尔放弃NetBurst架构转入双核体系近英特尔取消4GHzPrescott处理器同原 转变处理器设计思路解决问题根本办制造技术改进同起良缓解作用众所周知CPU缓存单元都发热户尤其 二级缓存占据晶体管总量半止、功耗贡献极观降低容量缓存带高热量英特尔其65纳米SRAM芯片引入全新睡眠 

晶体管功能SRAM内某些区域处于闲置状态睡眠晶体管自切断该区域电流供应令芯片总功耗降低睡眠晶体管看作 SRAM型控制器虽自并进入睡眠状态却控制SRAM单元晶体管进行睡眠, R {/ K) V- b6 o M3 U7 }$ D 项技术与Pentium M低功耗缓存设计异曲同工妙虽二者原理并相同睡眠晶体管半导体制造技术层级实现用于任何架构CPU芯片 Pentium M低功耗缓存则项电路控制技术Pentium M架构产品效其处理器若要类似功能必须改变逻辑设计难看英特尔睡眠晶体管技术更通用价值未Itanium、 Xeon、桌面处理器移处理器都受益

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