Микрон: Чуть детальнее о производстве 65нм микросхем в России

Вчера все отечественные сайты облетела новость о том, что в России Микроном разработана технология производства микросхем по нормам 65нм (или даже "В России выпущены первые 65-нм микросхемы"). Ранее Микрон имел лицензированную у STMicroelectronics технологию 90нм. Попробуем чуть детальнее разобраться, как там обстоят дела.

Микрон на этот раз на удивление опубликовал достаточно много информации. На фотографиях - разметка одного тестового транзистора и фотографии сделанные электронным микроскопом. Под катом - посмотрим, как это можно было сделать и сравним с Intel 65nm.

Сравнение техпроцессов

Микрон опубликовал таблицу с параметрами их техпроцесса. Для сравнения, я добавил техпроцесс Intel 65нм:

Технология	Микрон 65нм	Микрон 90нм	Intel 65нм
Gate length	45нм На фотографии 54нм	65нм	35-38нм +SiGe stress
Gate oxide thickness (electrical)	2.2nm (n) / 2.2nm (p)	2.2nm (n) / 2.2nm (p)	1.2nm SiON
Interconnect	9-Cu + 1-Al	7-Cu + 1-Al	8-Cu
Metal 1 pitch	0.18µm	0.24µm	0.21µm
Inter-level dielectric	k = 2.9	k = 2.9	k=2.9

M1 pitch (шаг первого уровня металлизации) вызывает некоторое сомнение - при уменьшении шага металла M1 менее 0.2-0.3мкм резко падает скорость работы микросхемы из-за увеличения RC-константы, потому Intel и не стал его уменьшать менее 0.21-0.22мкм. Очередное напоминание, что именно межсоединения являются основным тормозом прогресса микроэлектроники.

Длина затвора и толщина подзатворного диэлектрика говорит о том, что это LP техпроцесс - с низким потреблением и меньшей скоростью работы. Так что сделать процессор, аналогичный первым Core2Duo на Микроне пока не выйдет, но и для LP техпроцессов есть масса применений.

Количество металлов позволяет реализовывать процессоры любой сложности.

В погоне за 65нм

Как мы помним, разрешение оптической фотолитографии подчиняется критерию Рэлея:


На данный момент самая продвинутая установка фотолитографии на Микроне (сканер ASML PAS/1150C) имеет NA=0.75 и работает на длине волны 193нм. Параметр k - множитель используемых "ухищрений", позволяющих улучшить получаемое разрешение. k для фотолитографии без хитростей - 0.4. В случае Микроновских 90нм - k был уже 0.35. Чтобы с тем же сканером получить честные 65нм, k нужно было бы как-то снизить до 0.25 (т.е. добавить достаточно много хитростей).

Однако учитывая слова из пресс-релиза ("были разработаны специальные алгоритмы внесения оптической коррекции фотолитографии"), обычной, классической топологии тестового транзистора (не используя "одномерные" структуры) и длину затвора на фотографии (54нм) - на данный момент похоже просто на текущем оборудовании без дополнительных хитростей сделали транзисторы с затвором меньшего размера для первых тестов (это резко увеличивает процент брака, но для тестовых транзисторов приемлемо) + отработали новые технологические шаги техпроцесса, отличающиеся от 90нм.

Говорят, в Марте 2014 года на Микроне ждут приход нового сканера - и там 65нм получится без дополнительных хитростей, а с хитростями - и более тонкие техпроцессы (45нм, ниже?). Вот тогда, к концу года - и выйдут первые полноценные микросхемы по технологии 65нм. Объем производства ожидается порядка 500 200мм пластин в месяц - это практически гарантирует, что производство получится очень дорогим, и доступным только для государства.

Наконец о возможных хитростях

65нм можно было получить и на текущем оборудовании Микрона. Достаточно вспомнить про то, как Интел в 2007-м сделал 45нм техпроцесс на "сухой" фотолитографии используя сканер с апертурой 0.93 (у Микрона напомню 0.75): критические слои экспонировали в 2 захода: в первый заход экспонировали ряд горизонтальных линий (используя dipole illumination, поляризацию - так можно достичь большего разрешения, но только вдоль одной оси). Затем второй экспозицией нарезали линии на кусочки нужной формы. Результат на фотографии. Собственно, аналогичным образом получается разрешение 32нм и 22нм.

Этот подход позволяет получить k=0.21, и для Микроновского сканера это позволило бы получить 55нм техпроцесс. Но безусловно объем работ был бы весьма внушительным.

Резюме

• Говорить о "65нм микросхемах сделанных в России" пока преждевременно - это единичные тестовые транзисторы на существующем оборудовании.
• Технология LP (бОльшая длина затвора, более толстый подзатворный диэлектрик) - с низким потреблением и меньшей скоростью, ожидать процессоров аналогичных Intel 65nm (первые Core2Duo) не стоит.
• С новым оборудованием (в первую очередь сканер), которое должно заработать на Микроне в этом году - будут возможна как 65нм технология, так и более тонкие.
• Из-за очень маленького объема производства (500 пластин в месяц) себестоимость пластины обещает быть довольно высокой, завалить конкурентоспособной гражданской 65нм продукцией рынок не выйдет. Но этого и не требовалось.

Ссылки

Пресс-релиз Микрона
Новость CNews с некоторыми дополнениями
Обзор технологии Intel 65nm
Сравнительная таблица целой кучи технологий