在2017年度IEEE國際電子組件會議(IEDM)上，Intel與GlobalFoundries分別介紹了讓人眼前一亮的新一代制程技術(shù)細節(jié)...

在近日于美國舊金山舉行的2017年度IEEE國際電子組件會議(International Electron Device Meeting，IEDM)上，英特爾(Intel)透露了將在10納米制程節(jié)點的部分互連層采用鈷(cobalt)材料之計劃細節(jié)，GlobalFoundries則是介紹該公司將如何首度利用極紫外光(EUV)微影技術(shù)決戰(zhàn)7納米制程節(jié)點。

Intel表示將在10納米節(jié)點互連的最底部兩個層采用鈷，以達到5至10倍的電子遷移率改善，以及降低兩倍的通路電阻(via resistance)。市場研究機構(gòu)VLSI Research董事長暨執(zhí)行長G. Dan Hutcheson表示，這是第一次有芯片制造商分享將鈷材料應(yīng)用于制程技術(shù)的計劃細節(jié)，這種易碎金屬一直被視為具潛力的介電質(zhì)候選材料。

Globalfoundries先前就表示將在7納米節(jié)點采用EUV，該公司介紹了一個完全以浸潤式光學微影為基礎(chǔ)的平臺，但被設(shè)計成能在特定層級導入EUV，以改善周期時間與制造效率；該公司技術(shù)長暨全球研發(fā)副總裁Gary Patton在接受EE Times采訪時表示，EUV仍有一些問題需要解決，包括光罩護膜(pellicle)以及檢測技術(shù)。Globalfoundries目前在紐約州北部的Fab 8晶圓廠安裝了第一套EUV量產(chǎn)工具。

Hutcheson接受EE Times訪問時表示，他對于Intel與Globalfoundries 在IEDM上的技術(shù)簡報印象深刻，不過也補充指出，對硬底子技術(shù)專業(yè)人士來說，技術(shù)細節(jié)的缺乏還是令人失望，但芯片業(yè)者通常會希望保留專有技術(shù)信息：「這些人不會愿意放棄任何東西；」他還表示，兩家公司都展示了新技術(shù)在邏輯晶體管密度方面的提升，與前一代技術(shù)相較可達到兩倍以上，這意味著產(chǎn)業(yè)界仍然跟隨著摩爾定律(Moore’s Law)腳步。

Intel與Globalfoundries先前都曾發(fā)表最新制程技術(shù)；Intel的10納米節(jié)點是在3月首度亮相，采用自我校準四重圖形(self-aligned quadruple patterning，SAQP)技術(shù)，為鰭片寬度7納米、高度46納米，間距34納米的FinFET結(jié)構(gòu)。

Globalfoundries則是在9月首度發(fā)表7納米制程，采用SAQP制作鰭片，并以雙重圖形進行金屬化，號稱與該公司授權(quán)自三星(Samsung)的14納米制程相較，其邏輯密度提升了2.8倍、性能提高40%、功耗降低55%。Intel與Globalfoundries的制程都支持多電壓臨界值(multiple voltage thresholds)。

介電質(zhì)材料點燃新戰(zhàn)火

Intel將在10納米節(jié)點以鈷進行觸點金屬化(contact metallization)，可能會成為先進半導體制程戰(zhàn)場上的差異化特點；Globalfoundries則將在7納米節(jié)點繼續(xù)采用半導體產(chǎn)業(yè)在過去幾個節(jié)點使用的銅/低介電材料(low-k dielectrics)。

Globalfoundries的Patton與負責介紹7納米技術(shù)的技術(shù)團隊杰出成員Basanth Jagannathan在IEDM簡報后接受EE Times采訪時表示，繼續(xù)采用銅/低介電材料是因為其具備可靠度優(yōu)勢，能降低技術(shù)復雜度與良率風險：「銅材料仍有很大的利用空間。」

另一個Globalfoundries制程技術(shù)的顯著差異特性，是在后段金屬化采用雙重圖形；對此Jagannathan在簡報中說明，利用SAQP可能供密度優(yōu)勢，但會對客戶仰賴的靈活性有嚴重妨礙。「我們提供的是晶圓代工技術(shù)，」他指出：「需要迎合各種不同的設(shè)計。」Pattom則對EE Times表示，在后段制程繼續(xù)采用雙重圖形，「不代表我們密度不夠，并不是一切都與間距有關(guān)；我們是以另一種有點不同的方法達成密度目標。」

在IEDM上，Intel除了透露10納米制程細節(jié)，還提供了另外一篇論文介紹22納米FinFET低功號制程技術(shù)，也讓VLSI Research的Hutcheson印象深刻；他表示，這種制程──被視為手機與RF應(yīng)用之理想選擇──說明了一種新趨勢，就是晶圓代工業(yè)者正紛紛「走回頭路」，優(yōu)化較舊制程節(jié)點。

Globalfoundries的Patton在今年的IEDM還獲頒IEEE Frederik Philips獎項，表彰他對產(chǎn)業(yè)界的影響力以及領(lǐng)導開發(fā)先進微電子技術(shù)、推動合作研發(fā)計劃的成就；他表示他第一次參加IEDM的時候還是學生，而且已經(jīng)是35年前的事了。

Globalfoundries技術(shù)長Gary Patton