IC制造未雨綢繆 硅基IC不越摩爾定律雷池

在IC領(lǐng)域，制造工藝決定了最終的設(shè)計能否實現(xiàn)，從本質(zhì)上來講，它是制造決定設(shè)計的產(chǎn)業(yè)。在這個領(lǐng)域里面，使用這種手段最為純熟的乃是IBM、Intel這樣的廠商。但是，IC制造的發(fā)展速度由于IC業(yè)的競爭，已經(jīng)快要到材料的極限，電路之間的隔層差不多快要到原子級別，一些以前不會出現(xiàn)的問題逐漸顯現(xiàn)。比如制作半導(dǎo)體需要參雜的工藝，就需要控制具體的數(shù)量，而不能如同以前一樣，任由雜質(zhì)進(jìn)行自由組合，這將大大增加IC制造的難度；半導(dǎo)體的絕緣層也將因為光刻化學(xué)藥品本身的特性，凹凸不平的程度將直接影響IC能否正常運行，身為IBM院士的陳自強(qiáng)博士指出，當(dāng)電路之間的隔層寬度可能為320埃，而其中的凹坑就有可能為80埃，那就意味著，在一些極端的地方，隔層寬度只有160?！綍r候，目前的材料還能用么？

硅基IC不越摩爾定律雷池

盡管這是未來15年以后的事情，專注前沿科技研究的科學(xué)家已經(jīng)等不及了。不僅是因為材料限制，在22nm以下的工藝，無法使得電路穩(wěn)定運行，還會因為集成過于大量的晶體管，使得處理器的功率達(dá)到驚人的地步。

我們可以看到，在過去的幾年里，我們并沒有因為生產(chǎn)工藝的提高帶來功耗的真正大幅度降低，反而因為頻率和晶體管數(shù)量的大幅度增加而有所增加，這就是目前IC前沿研究所需要急切解決的問題。同時，因為CMOS晶體管的絕緣層的距離大大變小，降低的閾值將會低于1V，那就意味著，IC受到干擾的概率大大增加，而供電電流會成幾百安培的規(guī)模，的確是相當(dāng)駭人的。

但是，摩爾定律并沒有因此而被打破，在它提出的將近40年的時間里，半導(dǎo)體行業(yè)一直小心地遵循摩爾定律，不越雷池。根據(jù)IBM研究院ThomasJ.Watson研究中心科技副總裁陳自強(qiáng)的博士說，在可見的未來，摩爾定律仍然不會被打破，盡管IC領(lǐng)域的人們散失了對頻率追逐的興趣，但是多核布局還將讓摩爾定律大放光彩。

多核乃是目前遵循摩爾定律不得已的辦法?，F(xiàn)在，Intel的65nm工藝的四核處理器已然如同陳兵百萬，蓄勢而出，TI的65nm工藝也已經(jīng)進(jìn)入了量廠。但是，我們發(fā)現(xiàn)，在IC領(lǐng)域，更多是自己與自己競爭，缺乏對所服務(wù)行業(yè)的支持，成為IC領(lǐng)域過度競爭的明證。

從技術(shù)上看，IC領(lǐng)域是不用揚鞭自奮蹄，跑得比誰都快，依然還要追求更快，把自己逼上了梁山，IC領(lǐng)域在材料上的瓶頸也隨之而來。

我們現(xiàn)在需要這么先進(jìn)的技術(shù)么？比如降低工作電壓，的確提高了頻率，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漲，并且對外界的干擾也逐漸敏感。在一些復(fù)雜的環(huán)境里，反而不太可用。

另外，工藝的大幅度提升，這種累進(jìn)的技術(shù)成果并沒有完全在產(chǎn)品上得到繼承，反而使得進(jìn)入IC領(lǐng)域的門檻提高，并且增加了產(chǎn)量上的壓力。為了養(yǎng)活這樣的工廠，大量的設(shè)計和想法都必須要成為芯片，才有可能使得產(chǎn)業(yè)鏈成活。

那么，解決這個問題還有什么招數(shù)？陳博士介紹說，主要有替代材料的研究、邏輯創(chuàng)新和系統(tǒng)創(chuàng)新三個方面。