IC制造未雨绸缪硅基IC不越摩尔定律雷池

发布日期：2016-07-27 浏览次数：90

　　在IC领域，制造工艺决定了最终的设计能否实现，从本质上来讲，它是制造决定设计的产业。在这个领域里面，使用这种手段最为纯熟的乃是IBM、Intel这样的厂商。但是，IC制造的发展速度由于IC业的竞争，已经快要到材料的极限，电路之间的隔层差不多快要到原子级别，一些以前不会出现的问题逐渐显现。比如制作半导体需要参杂的工艺，就需要控制具体的数量，而不能如同以前一样，任由杂质进行自由组合，这将大大增加IC制造的难度；半导体的绝缘层也将因为光刻化学药品本身的特性，凹凸不平的程度将直接影响IC能否正常运行，身为IBM院士的陈自强博士指出，当电路之间的隔层宽度可能为320埃，而其中的凹坑就有可能为80埃，那就意味着，在一些极端的地方，隔层宽度只有160埃……到时候，目前的材料还能用么？
　　
　　硅基IC不越摩尔定律雷池
　　
　　尽管这是未来15年以后的事情，专注前沿科技研究的科学家已经等不及了。不仅是因为材料限制，在22nm以下的工艺，无法使得电路稳定运行，还会因为集成过于大量的晶体管，使得处理器的功率达到惊人的地步。
　　
　　我们可以看到，在过去的几年里，我们并没有因为生产工艺的提高带来功耗的真正大幅度降低，反而因为频率和晶体管数量的大幅度增加而有所增加，这就是目前IC前沿研究所需要急切解决的问题。同时，因为CMOS晶体管的绝缘层的距离大大变小，降低的阈值将会低于1V，那就意味着，IC受到干扰的概率大大增加，而供电电流会成几百安培的规模，的确是相当骇人的。
　　
　　但是，摩尔定律并没有因此而被打破，在它提出的将近40年的时间里，半导体行业一直小心地遵循摩尔定律，不越雷池。根据IBM研究院ThomasJ。Watson研究中心科技副总裁陈自强的博士说，在可见的未来，摩尔定律仍然不会被打破，尽管IC领域的人们散失了对频率追逐的兴趣，但是多核布局还将让摩尔定律大放光彩。
　　
　　多核乃是目前遵循摩尔定律不得已的办法。现在，Intel的65nm工艺的四核处理器已然如同陈兵百万，蓄势而出，TI的65nm工艺也已经进入了量厂。但是，我们发现，在IC领域，更多是自己与自己竞争，缺乏对所服务行业的支持，成为IC领域过度竞争的明证。
　　
　　从技术上看，IC领域是不用扬鞭自奋蹄，跑得比谁都快，依然还要追求更快，把自己逼上了梁山，IC领域在材料上的瓶颈也随之而来。
　　
　　我们现在需要这么先进的技术么？比如降低工作电压，的确提高了频率，并且降低了同性能下的功率消耗，但是性能的追求使得芯片集成度大大增加，反而使得功耗大幅度上涨，并且对外界的干扰也逐渐敏感。在一些复杂的环境里，反而不太可用。
　　
　　另外，工艺的大幅度提升，这种累进的技术成果并没有完全在产品上得到继承，反而使得进入IC领域的门槛提高，并且增加了产量上的压力。为了养活这样的工厂，大量的设计和想法都必须要成为芯片，才有可能使得产业链成活。
　　
　　那么，解决这个问题还有什么招数？陈博士介绍说，主要有替代材料的研究、逻辑创新和系统创新三个方面。