14nm的到來將摩爾定律再次掀翻

　　摩爾定律是推動集成電路性能前進的影響力參數(shù)。在過去數(shù)十年里集成電路數(shù)量每兩年就翻一倍。現(xiàn)在這個步伐已經(jīng)被超越?

　　至少14nm制程和FinFET技術(shù)的開發(fā)商是這么看的。英特爾、IBM、東芝、三星都在采納14nm制程，并將在研發(fā)工作完成后盡快投入FinFET量產(chǎn)。

　　FinFET技術(shù)由加州大學伯克利分校的研究人員所發(fā)明，能夠帶來一些顯著的性能提升，包括能夠嚴格控制亞微米級下的短溝道效應(yīng)、降低短態(tài)電流。

　　而且該技術(shù)能夠以單個晶體管作為多門設(shè)備。使用實驗性的閘極堆疊材料和設(shè)備架構(gòu)也能顯著影響模擬設(shè)備屬性。

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　　圖1：14nm制程本質(zhì)上更便宜、更簡單。因為埋入氧化物層能夠阻止蝕刻，讓蝕刻變得非常簡單。

　　IBM在行動

　　IBM已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向14nm節(jié)點、SOI(絕緣層上硅)晶圓的FinFET技術(shù)。事實上，這家公司打算在所有14nm產(chǎn)品上采用SOI晶圓，包括IBM內(nèi)部使用的服務(wù)器處理器和對外提供的ASIC。

　　IBM半導(dǎo)體研究中心副總裁Gary Patton最近在公共平臺技術(shù)論壇解釋了SOI相對塊狀硅(bulk silicon)晶圓的優(yōu)勢，“制程復(fù)雜度得到降低，因為埋入氧化物層能夠阻止蝕刻，讓蝕刻變得非常簡單。而且14nm的成本問題也已經(jīng)解決”。

　　從根本上說，這意味著14nm制程流程步驟的縮減已經(jīng)抵消了SOI晶圓的成本。SOI的進一步優(yōu)勢是軟錯誤發(fā)生率很低。

　　IBM已經(jīng)通過SOI技術(shù)開發(fā)出DRAM設(shè)備。該公司認為進一步將該技術(shù)用于垂直配置設(shè)備相對簡單的看法非常正確。

　　其它廠商

　　包括三星、GlobalFoundries、東芝在內(nèi)的Fishkill聯(lián)盟廠商已經(jīng)準備投產(chǎn)14nm節(jié)點的FinFET。此外，IBM還與意法微電子和Leti結(jié)盟開發(fā)平面SOI技術(shù)，以期榨干它的潛能。

　　相似的，研究組織Imec也開發(fā)出用于14nm邏輯芯片的早期版本制程開發(fā)包(PDK)。該PDK瞄準著一系列新技術(shù)，包括FinFET和超紫外線(EUV)光刻。

　　Imec及其合作伙伴正在用該PDK開發(fā)14nm測試芯片，將于今年晚些時候發(fā)布。該芯片能夠促進14nm節(jié)點內(nèi)的互聯(lián)、制程、光刻元素以及電路性能。

　　對比其它公司“全力撲向”14nm的態(tài)度。臺積電(TSMC)雖然早已宣布計劃采用FinFET技術(shù)，但該公司并不打算在14nm節(jié)點成為主流制程以前將該技術(shù)推向客戶。

　　早在2002年，臺積電就演示了一種名為Omega FinFET的產(chǎn)品——能夠在0.7V下工作的25nm晶體管。但該產(chǎn)品最終未能商業(yè)化。

　　有理由相信這些公司轉(zhuǎn)向14nm FinFET技術(shù)的速度將超越摩爾定律最初晶體管數(shù)量每兩年翻兩倍的估算。

　　有小道消息稱英特爾已經(jīng)試圖在未來幾年里從14nm走向8nm。是時候讓摩爾定律走入慢車道了?或許吧，唯一的疑問是到8nm將超越硅的理論運行限制。到時候會發(fā)生什么?答案是石墨。