IEDM: FinFET-технология Intel вызвала огонь критики конкурентов

На этой дискуссии, где обсуждалось будущее полупроводниковых технологий, а также возможности использования новых структур и материалов, некоторые эксперты выразили сомнения по поводу перспектив FinFET-технологии Intel. По их мнению, существует не единственный путь вперед, а несколько не вполне определенных направлений, и выбор каждого из них сопряжен с компромиссами.

По словам Суреша Венкатесана (Suresh Venkatesan), ст. вице-президента отдела технологического развития Globalfoundries, планарная кремниевая технология заканчивается на 20 нм, после чего технологам предстоит сделать выбор между разными архитектурами и материалами или их комбинациями.

Эксперт из IBM усомнился в справедливости этого вывода, представив 10-нм планарный процесс.

Участники дискуссии обсудили ряд вариантов дальнейшего развития техпроцесса, в т.ч. FinFET-технологию, использование германия и материалов класса III-V, туннельные FinFET, нанопроволоку и FDSOI (fully depleted silicon-on-insulator – полностью обедненный КнИ). Все участники согласились с тем, что однозначный критерий, определяющий новую проектную норму, на текущий момент отсутствует.

По словам Скотта Томпсона (Scott Thompson), главного технолога начинающей компании SuVolta и бывшего сотрудника Intel, всякий раз, когда речь идет о новых проектных нормах, следует трезво оценивать вещи. Дело в том, что многие эксперты пренебрежительно относятся к традиционно используемым количественным показателям. Считая, например, что размер элементов, созданных по 22-нм технологии Intel, на самом деле составляет 26 нм, они произвольно изменяют показатели своих технологий в лучшую сторону. По словам Томпсона, до сих пор не появилась действующая шкала для перехода к последующим нормам проектирования.

«Что представляет собой 10-нм техпроцесс?»

Критика FinFET-технологии Intel

Intel начала использовать FinFET-технологию в 22-нм процессе tri-gate, но, по мнению эксперта по техпроцессам из компании IBM, Intel не сдержала своего обещания. По словам Гавэма Сахиди (Ghavam Sahidi), сотрудника IBM Research, энергопотребление 22-нм процессоров Ivy Bridge от Intel сократилось всего на 20%, тогда как предыдущий переход на меньшую проектную норму дал выигрыш в 35%. Его не впечатляют результаты, полученные Intel, на фоне намного лучших показателей IBM.

По мнению Сахиди, причина неудачи Intel при реализации 22-нм процесса кроется в ее решении использовать примеси в FinFET-структурах, способствующие возникновению паразитных токов. Если Intel не откажется от использования примесей, эта проблема только усугубится.

С такими выводами согласился и Томпсон. По его мнению, технологи Intel уже пытались использовать беспримесные каналы, но не смогли решить новых проблем, поэтому все-таки легировали каналы примесями. Томпсон считает, что такая структура не позволит сократить энергопотребление в должной мере и в создавшейся ситуации необходимо все-таки использовать беспримесные каналы. Этот подход обеспечит несколько уровней пороговых напряжений для аналоговых цепей в СнК для мобильных приложений. Вполне возможно, что Intel попытается реализовать такой подход на 14 нм.
По словам Томпсона, только высокопроизводительным процессорам и ПЛИС понадобится FinFET-структура, тогда как кристаллы для растущего рынка мобильных приложений вполне может изготавливать на основе планарного 28-нм процесса или даже более ранних технологий.

С этим мнением многие не согласились. По словам Ченьмина Ху (Chenming Hu), профессора из Университета Калифорнии в Беркли и бывшего главного технолога TSMC, FinFET-процесс еще будет долго востребован, а следующее поколение этой технологии будет более совершенным. Однако в дальнейшем помимо FinFET-транзисторов будут использоваться и другие элементы.

Сравнение параметров реального и идеального FinFET-транзисторов

Компания STM поддерживает FD-SOI

И у FinFET-технологии, и у конкурирующего с ней техпроцесса FD-SOI, разработанного STMicroelectronics, имеется потенциал для дальнейшего масштабирования вплоть до исчерпания возможностей КМОП-технологии, считает Томаш Скотницкий (Thomas Skotnicki), сотрудник STM. По сути, метод STM схож с технологией FinFET.

На той диаграмме, которую представил Скотницкий, рассматривается возможность масштабирования процессов FinFET и FD-SOI до 3 и 5 нм, соответственно. Для их реализации, однако, инженерам потребуется создавать вертикальную FinFET-структуру размером 3 нм и планарный слой FD-SOI в 2 нм. По мнению этого докладчика, будущее в равной мере принадлежит обеим технологиям.

Возможности масштабирования FinFET и FD-SOI (кликните по картинке для увеличения)

«Экзотические» альтернативы
Кришна Сарасват (Krishna Saraswat), профессор Стэнфордского университета, считает весьма перспективным использование германия и материалов III-V. Свое мнение он подкрепил рядом докладов на IEDM и других конференциях. По его мнению, в перспективе в электронных устройствах будут использоваться оптические межсоединения (по крайней мере, вне кристалла), и германий – очень подходящий материал для этой цели.

В настоящее время фабрики не поддерживают по отдельности операции, которые необходимы при использовании кремния, германия и материалов III-V. По мнению Сарасвата, технологам потребуется психиатр, если им придется решать проблемы пассивации.

Аарон Теан (Aaron Thean), директор отдела перспективных устройств научно-исследовательского центра IMEC, считает, что в более отдаленной перспективе могут использоваться туннельные FET-транзисторы, работающие вблизи уровней пороговых напряжений. Однако проблема в том, что эти устройства очень сложно оптимизировать для работы, а сообществу инженеров еще только предстоит понять физические принципы, лежащие в основе функционирования этих устройств.

Профессор Ху (Университет Калифорнии в Беркли) имеет схожее мнение, считая туннельные транзисторы и схемы с рабочим напряжением в доли вольта перспективным направлением для создания «действительно объемных» кристаллов. При этом структурными элементами будущей электроники могут стать туннельные транзисторы.

10-нм планарный процесс

По словам Сахиди, если все материалы и архитектуры окажутся непригодными для реализации новых технологий, у исследовательского центра IBM Research имеется запасной вариант. Сахиди познакомил участников дискуссии с работой центра по освоению 10-нм планарного процесса. «Нам придется дать задний ход, чтобы снова пойти в нужном направлении», – заключил свое выступление этот участник дискуссии.

Возможность масштабирования планарных устройств (кликните по картинке для увеличения)

Читайте также:
Intel понижает прогноз по IV кв. и начинает осваивать 14-нм процесс
Intel инвестирует в ирландское 14-нм производство
Intel сокращает расходы на обучение и откладывает освоение 14-нм техпроцесса
Intel успешно совершенствует 14-нм технологию
Intel видит техническую возможность производства 10-нм кристаллов
План внедрения FDSOI претерпел ключевые изменения: теперь сразу 14 нм
20-нм планарный техпроцесс не подходит для мобильных приложений
Intel сокрушит ARM на проектных нормах менее 20 нм
Globalfoundries пытается обойти конкурентов: 14 нм к 2014 г.
ARM и TSMC всё-таки опережают Intel в технологии производства СнК
22-нм технология FinFET от Intel: официальные и неофициальные подробности
Аналитики вскрыли новейший процессор Ivy Bridge от Intel
3-D ИС, 14-нм процесс и дуализм 20-нм технологии: мнения ведущих экспертов
IMEC готова к созданию 14-нм кристаллов
Институт IMEC установил превосходство FinFET-технологии
Путь полупроводниковой отрасли на 10 лет вперед
Производительность завтрашних систем

Источник: EE Times