通向14nm和5nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)的挑戰(zhàn)

對(duì)于邏輯電路，STMicro的Thomas Skotnicki認(rèn)為傳統(tǒng)的CMOS制造工藝方法己不再適用。因?yàn)楫?dāng)器件的尺寸持續(xù)縮小時(shí)，由于己達(dá)極限許多缺陷顯現(xiàn)。按IBM技術(shù)經(jīng)理Mukesh Khare看法，如柵氧化層的厚度Tox再縮小有困難。另外，除非采用其它方法，因?yàn)殡S著互連銅線(xiàn)的尺寸縮小銅線(xiàn)的電阻增大及通孔的電阻增大也是另一個(gè)挑戰(zhàn)。

對(duì)于存儲(chǔ)器也面臨若干挑戰(zhàn)，三星的半導(dǎo)體研發(fā)中心總經(jīng)理Minam Kim認(rèn)為目前DRAM已達(dá)3xnm，及NAND已達(dá)2xnm，因而相對(duì)而言，NAND面臨更大的挑戰(zhàn)。

在今年SEMICON West上將舉辦兩小時(shí)討論會(huì)，其中前一個(gè)小時(shí)討論先進(jìn)邏輯工藝中有關(guān)材料與工藝的發(fā)展，而另一小時(shí)討論下一代存儲(chǔ)器。

在邏輯電路部分，演講者將提出未來(lái)邏輯器件的方向：三維器件結(jié)構(gòu)，如FinFET及多柵MugFETs，以及基于超薄襯底SOI(UTB-SOI)的全阻擋層平面晶體管。第三位的演講是異質(zhì)結(jié)構(gòu)IC，即從硅溝道移向鍺及III-V族材料。

垂直型晶體管提供更佳的功能及良好的靜電控制，顯然制造工藝面臨挑戰(zhàn)。避免過(guò)量的從鰭的底到鰭的頂之間鰭的寬度變化是個(gè)難題。另外如何找到接觸的引出點(diǎn)也是困難，最后從技術(shù)角度必須把垂直器件的stressors考慮進(jìn)去。

基于超薄SOI(絕緣體上半導(dǎo)體)襯底結(jié)構(gòu)的晶體管有優(yōu)勢(shì)，同樣面臨挑戰(zhàn)，將由法國(guó)電子與通訊技術(shù)(leti)的 CEA 研究中心的TechXPOT專(zhuān)家來(lái)主導(dǎo)討論。Leti己有報(bào)告在6nm有效硅層上，與頂上有10nm埋層氧化層(BOX)做出高性能的晶體管。問(wèn)題是在如此薄層的硅片是否能夠提供相容的材料厚度和可接受的硅片成本。

存儲(chǔ)器制造商同樣面臨它自已的問(wèn)題。研究人員正提出多種方法來(lái)解決今日電荷型存儲(chǔ)器，包括設(shè)計(jì)及利用各種新的材料。一種叫電阻RAMs(ReRAMs)，它是利用脈沖電壓加到金屬氧化層上通過(guò)電流的改變而導(dǎo)致材料電阻的差異，?表示1或者0。有些ReRAMs是非揮發(fā)性能嵌入邏輯芯片中。也有另一些ReRAMs速度特別快，可能提供今日DRAM之后的一種解決方法。

研究小組正在開(kāi)發(fā)spin torque transfer RAMs(STT-RAMs)，或稱(chēng)磁阻存儲(chǔ)器MRAMs，它的工作原理是利用微小電流將磁矩反轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)1或者0。另外如三星，Numonyx據(jù)報(bào)道正在開(kāi)發(fā)相移存儲(chǔ)器(PC RAM)，并己出樣品。

最后存儲(chǔ)器公司是信心十足，它們已能把先進(jìn)的NAND閃存芯片放到存儲(chǔ)器單元的頂端構(gòu)成3D堆疊封裝。這樣的單元陣列晶體管(CAT)存儲(chǔ)器已能把16-32個(gè)存儲(chǔ)器單元連在一起。NAND閃存技術(shù)己能到20nm以下。另有研究小組正在開(kāi)發(fā)垂直溝道存取晶體管(VCAT)，如同平面晶體管結(jié)構(gòu)一樣的器件。