Справочник - Материнские платы и процессоры



             

45 Нм: все только начинается - часть 3


На данном этапе развития технологий преследуются две цели: уменьшение токов утечки, ставших бичом современной микроэлектроники, и уменьшение времени переключения, что означает повышение быстродействия полупроводникового прибора.

Обычный транзистор и новый high-k

Если по поводу увеличения быстродействия вопросов не возникает, то с токами утечки ситуация хотя и несколько улучшилась, но все же далека от идеала. Миниатюризация транзисторов не безгранична, и уже ясно различим предел технологии в ее сегодняшнем виде. Например, толщина диэлектрика затвора (компонент транзистора, обеспечивающий прохождение электронов только от истока к стоку) у прибора, изготовленного с применением норм 65 нм, составляет 1,2 нм. Более трех десятков лет в качестве материала диэлектрика затвора использовался диоксид кремния, молекула которого состоит из одного атома кремния и двух атомов кислорода. А толщина в 1,2 нм (следствие «утоньшения» техпроцесса) — это пять атомарных слоев. Столь тонкий изолятор просто физически не может сдержать токи утечки, которые неизбежно возникают, убивая на корню все прелести тонкого техпроцесса. Отдельно взятый современный транзистор способен работать на частотах порядка десятков гигагерц, и лишь различные паразитные факторы мешают комплексным устройствам приблизиться к подобным значениям. Если сделать диэлектрик затвора тоньше 1 нм, ток утечки возрастет по экспоненте.

Компания Intel справедливо решила, что дни диоксида кремния в качестве материала для диэлектрика затвора давно сочтены и необходима срочная замена. Эту замену нашли в лице диэлектрика high-k — материала на основе гафния, обладающего высокой степенью диэлектрической проницаемости. Изолятор high-k позволил увеличить полевой эффект транзистора и сделать слой диэлектрика более тонким — естественно, с одновременным уменьшением тока утечки сквозь затвор. С целью увеличения полевого эффекта применен и металлический затвор. К слову, в свое время поиск необходимых материалов диэлектрика и затвора оказался для Intel сложнейшей задачей, и сегодня специалисты компании утверждают, что пока не намерены открывать точный их состав, однако отмечают — им потребовалось найти компромисс, удовлетворяющий сотням различных требований.


Содержание  Назад  Вперед