深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安新馆)

下一代EUV光刻机,新型晶体管,摩尔定律的“救星”大盘点!

今天就由电子展小编将为你解读更多行业新趋势。

2007年进行的微缩调查

2006年左右,逻辑器件半导体的微缩正在从65nm向45nm发展。但是,当时先进的曝光设备ArF(现在称为ArF干法)已经达到了分辨率上限,而作为下一代曝光设备的候补的EUV问题堆积如山,甚至连R&D设备都不存在。因此,“半导体的微缩不是已经结束了吗?”这样的气氛在半导体业界飘浮着。

当时还是同志社大学经营学老师的笔者说:“半导体的微缩什么时候停止?”受此委托研究的影响,2007年7~9月(整整2个月)环游世界,访问了尖端半导体制造商、制造设备和材料制造商、美国的财团SEMATECH和欧洲imec,对与微缩相关的关键人物进行了调查。

当时询问的时候,我们把逻辑器件和内存分开来看。问题包括例如你觉得半间距(hp)以几nm的界限会是什么”。回顾当时,细微的金属布线(M1)的间距与技术节点大致成比例关系,所以上述问题是“M1的hp界限是多少nm?”。

另外,关于存储器,NAND型闪存持续进行二维微缩,其水平比DRAM先进,所以询问的是“您认为NAND闪存的微配线M1的hp是几nm?”这样的问题。图3展示出了这样进行的调查结果。A、B…、Z表示了回答笔者提问的技术人员的序列号(时间上按A→B→…、Z的顺序进行了调查)。

 

微缩的上限被轻易打破

从结果来看,当时有不少技术人员认为逻辑器件上hp为45nm的时候是上限,而内存则在hp为32nm的时候是上限。这种微缩的界限是通过延长ArF干法的ArF浸液和SADP(Self-Arigined Double Patterning、)等技术简单地被打破的。即使当时有相当多的技术人员认为“像浸液一样复杂的曝光设备无法启动”、“即使SADP微缩了也不会提高成品率”。

值得一提的是,在访问TSMC以调查的时候,笔者联系了TSMC的朋友,让他们聚集了5~6个主管级别的人。笔者在台湾新竹的TSMC会议室,将之前的听取调查结果(A至X)投射到幻灯片上。

当时聚集在一起的TSMC相关人员全体大笑起来。而且,“你在说什么呢,hp45nm和hp32nm是上限之类的蠢话?我们已经开发了22nm了?”。其中的2人也回答了我提的问题,他们给出的答案分别是hp16nm和hp10nm。

我认为TSMC从2018年开始量产的7nm的M1在hp18nm左右,2020年量产的先进5nm的M1在hp16nm附近。因此,台积电当时的上限说法在2020年被打破。至于剩下的hp10nm,我认为在TSMC的3nm,未来的2nm上接近其界限,如果再实现下一个1.5nm~1nm的话,这个上限就会被打破。

关于EUV的调查

从“微缩上限的hp是多少nm”的调查中可以看出,2007年的时候正在开发很困难的EUV,笔者对A~Z的相关人员说:“EUV的量产机是不是不能实现呢?”

光刻相关人员大概是因为对EUV开发的困难非常了解,才会觉得“无法实现量产机”。然而,除了光刻以外的相关人员却从一开始就不相信光刻专家,认为“光刻专家总是说做不到而闹得不可开交”。

并且从结果来看,2019年TSMC在7nm+的时候大量应用EUV光刻机,2020年布线也适用EUV的5nm上升了。因此,证明了光刻专家说的话不正确。也就是说,不要相信光刻专家“做不到”比较好。

这样,在半导体业界历史上,微缩的上限说总是被打破,虽然步伐虽然慢下来,但是没有停止。那么,今后的前景如何呢?

关于微缩,从2001年国际半导体技术发展路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors、ITRS)可以看到。如果按照这个路线图继续前进,走在尖端的是量产PC用处理器的美国Intel,所以这个路线图又被称为“Intel Technology Roadmap for Semiconductor”(Intel的路线图)。

然而,在Intel 的10nm于2016年失败时以后,ITRS也在当年结束,之后被International Roadmap for Devices and Systems(IRDS)继承,但是已经没有人再说这是“Intel的路线图”了。并且,代替Intel跃居到微缩前端的是TSMC,半导体的路线图比起IRDS,感觉欧洲财团imec发表的东西更接近现实。

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来源:半导体行业观察