Переход на 32-нм технологию уже не за горами

Гонка в полупроводниковом микромире продолжается

IBM объявила о разработке в содружестве со своими партнерами — AMD, Chartered Semiconductor Manufacturing, Freescale, Infineon и Samsung — новой технологии, позволяющей перейти к производству следующего поколения компьютерных микрочипов по 32-нм технологическому процессу. Принципиальным новшеством здесь является материал транзисторного затвора — не кремниевый, а металлический с высокой диэлектрической постоянной k (технология “high-k/metal gate”). По данным разработчиков, это позволяет уменьшить ток утечки транзистора и тем самым сократить тепловыделение, обуславливающее недопустимый перегрев микрочипа, состоящего из сотен миллионов (а в дальнейшем и миллиардов) транзисторов.

Новая разработка имеет принципиальный характер, ибо позволяет мировой микроэлектронике выйти из тупика, в который, как еще недавно полагали эксперты, зашел процесс дальнейшей миниатюризации микрочипов. Напомним, что до сих пор (вот уже более сорока лет) в транзисторном затворе использовался диоксид кремния (SiO₂). Миниатюризация транзисторов требовала всё большего уменьшения подзатворного слоя, что обуславливало увеличение тока утечки. Применение же вместо диоксида кремния нового материала (при той же толщине слоя), как ожидается, позволит сократить утечку тока не менее чем в сто раз. По заявлению IBM, новая технология даст возможность выпускать процессоры, размеры которых будут на 50% меньше, чем у моделей, созданных по 45-нм процессу. При этом их энергопотребление сократится на 45%.

В настоящее время IBM совместно со своими партнерами уже разработала по 32-нм технологии ячейку статической памяти с произвольным доступом SRAM, которая станет ключевым компонентом микропроцессоров следующего поколения. В свою очередь, партнеры корпорации заявили, что ими создана технология SoI (Silicon-on-Insulator — кремний на изоляторе) по 32-нм процессу, позволяющая разрабатывать высокопроизводительные приложения.

Первые промышленные микрочипы, полученные по 32-нм технологии, будут доступны партнерам IBM уже во второй половине 2009 г.

Предлагаемая IBM новая технология внедрения под названием “high-k gate-first”, по замыслу ее создателей, предоставит клиентам (производителям микросхем) упрощенный и быстрый способ миграции на 32-нм процесс с сохранением преимуществ нового поколения микропроцессоров, включающих увеличение производительности и снижение ими энергопотребления. Кстати, по оценкам экспертов Gartner, создание завода для выпуска микрочипов по 32-нм технологии обойдется в 3--3,5 млрд. долл.

Ожидается, что область применения микрочипов на основе 32-нм технологии будет весьма широка — от компьютерных микросхем с низким энергопотреблением, предназначенных для беспроводных устройств (мобильные телефоны, ноутбуки, карманные компьютеры и т. п.), до высокопроизводительных микропроцессоров, которые можно будет использовать в игровых аппаратах и вычислительных центрах предприятий.

Как планируется, первые промышленные микрочипы, полученные по 32-нм технологии, будут доступны партнерам IBM, входящим в альянс, а также клиентам корпорации (производителям микросхем) уже во второй половине 2009 г. Intel также стремится выйти на рынок со своими 32-нм микропроцессорами в том же году, так что гонка в полупроводниковом микромире продолжается.

Следует отметить, что детали нового техпроцесса (“high-k/metal gate”) IBM не разглашает, в то время как Intel, идущая в том же направлении создания 32-нм технологии производства микроэлектроники, объявила еще в начале 2007 г. об использовании в качестве нового материала транзисторного затвора редкоземельного металла гафния (диэлектрики на основе оксида гафния обладают высокой диэлектрической постоянной и перспективны для микроэлектроники). Кстати, Intel намерена использовать этот материал в качестве транзисторного “металлического” затвора при производстве процессоров по 45-нм технологии. Отличие подхода IBM состоит в том, что уже при изготовлении микрочипов по 45-нм процессу можно будет применять иммерсионную литографию, а это позволит использовать существующее литографическое оборудование и приведет соответственно к снижению затрат при внедрении.