Согласно Международной дорожной карте по технологиям полупроводников , 45-нм процесс представляет собой узел технологии MOSFET, относящийся к среднему полушагу ячейки памяти, произведенной примерно в 2007–2008 годах.
Matsushita и Intel начали массовое производство 45 нм чипов в конце 2007 года, а AMD начала производство 45 нм чипов в конце 2008 года, в то время как IBM , Infineon , Samsung и Chartered Semiconductor уже завершили общую платформу 45 нм процесса. В конце 2008 года SMIC стала первой китайской полупроводниковой компанией, перешедшей на 45 нм, лицензировав массовый 45 нм процесс у IBM. В 2008 году TSMC перешла на 40 нм процесс.
Многие критические размеры элементов меньше длины волны света, используемой для литографии (т. е. 193 нм и 248 нм). Для создания субволновых элементов используются различные методы, такие как более крупные линзы. Также было введено двойное нанесение рисунка , чтобы помочь сократить расстояния между элементами, особенно если используется сухая литография. Ожидается, что больше слоев будут наноситься рисунком с длиной волны 193 нм в узле 45 нм. Ожидается, что перемещение ранее свободных слоев (таких как Metal 4 и Metal 5) с длины волны 248 нм на длину волны 193 нм продолжится, что, вероятно, еще больше увеличит затраты из-за трудностей с фоторезистами 193 нм .
Диэлектрик с высоким κ
Производители чипов изначально выражали обеспокоенность по поводу внедрения новых материалов с высоким κ в стек затворов с целью снижения плотности тока утечки . Однако в 2007 году и IBM, и Intel объявили, что у них есть решения с высоким κ диэлектриком и металлическим затвором, которые Intel считает фундаментальным изменением в конструкции транзисторов . [1] NEC также запустила в производство материалы с высоким κ.
Демонстрации технологий
Преемниками технологии 45 нм стали технологии 32 нм , 22 нм , а затем и 14 нм .
Коммерческое введение
Компания Matsushita Electric Industrial Co. начала массовое производство микросхем «система на кристалле» (SoC) для цифровой бытовой техники на основе 45- нм технологического процесса в июне 2007 года.
В ноябре 2007 года Intel выпустила свой первый 45 -нм процессор серии Xeon 5400.
Многие подробности о Penryn появились на апрельском форуме Intel Developer Forum 2007 года . Его преемник называется Nehalem . Важные достижения [4] включают добавление новых инструкций (включая SSE4 , также известную как Penryn New Instructions) и новых производственных материалов (наиболее важным является диэлектрик на основе гафния ). 45-нм процесс Intel имеет плотность транзисторов 3,33 миллиона транзисторов на квадратный миллиметр (MTr/мм2). [5]
В конце 2008 года AMD выпустила процессоры Sempron II , Athlon II , Turion II и Phenom II (в общем порядке возрастания производительности), а также процессоры Shanghai Opteron с использованием 45 -нм техпроцесса.
Xbox 360 S , выпущенный в 2010 году, имеет процессор Xenon , изготовленный по 45-нм техпроцессу. [6]
Модель PlayStation 3 Slim представила Cell Broadband Engine в 45-нм процессе. [7]
Пример: 45-нм техпроцесс Intel
На выставке IEDM 2007 были раскрыты дополнительные технические подробности 45-нм процесса Intel. [8]
Поскольку здесь не используется иммерсионная литография, литографическое формирование рисунка сложнее. Следовательно, метод линейной резки с двойным формированием рисунка используется явно для этого 45 нм процесса. Кроме того, впервые вводится использование диэлектриков с высоким κ диэлектриком для решения проблем утечки затвора. Для узла 32 нм иммерсионная литография начнет использоваться Intel.
- Шаг затвора 160 нм (73% от поколения 65 нм)
- Шаг изоляции 200 нм (91% от поколения 65 нм), что указывает на замедление масштабирования расстояния изоляции между транзисторами
- Широкое использование фиктивных медных металлических конструкций и фиктивных затворов [9]
- Длина затвора 35 нм (такая же, как у поколения 65 нм)
- Эквивалентная толщина оксида 1 нм, с переходным слоем 0,7 нм
- Процесс Gate-last с использованием фиктивного поликремния и дамасского металлического затвора
- Выравнивание торцов затвора с помощью второго фоторезистивного покрытия [10]
- 9 слоев оксида углерода, легированного углеродом, и медного соединения , последний из которых является толстым слоем «перераспределения»
- Контакты в форме прямоугольников, а не кругов для локальных соединений
- Упаковка без свинца
- Ток управления nFET 1,36 мА/мкм
- Ток управления pFET 1,07 мА/мкм, на 51% быстрее, чем генерация 65 нм, с более высокой подвижностью дырок из-за увеличения с 23% до 30% Ge во встроенных SiGe-стрессорах
В ходе обратного проектирования Chipworks в 2008 году [11] было обнаружено, что контакты траншей были сформированы как слой «Металл-0» в вольфраме, служащий локальным соединением. Большинство контактов траншей были короткими линиями, ориентированными параллельно затворам, покрывающим диффузию, в то время как контакты затворов были еще более короткими линиями, ориентированными перпендикулярно затворам.
Недавно было обнаружено [12] , что микропроцессоры Nehalem и Atom использовали ячейки SRAM , содержащие восемь транзисторов вместо обычных шести, чтобы лучше приспособиться к масштабированию напряжения. Это привело к штрафу за площадь более 30%.
Процессоры, использующие технологию 45 нм
- В 2007 году компания Matsushita выпустила 45-нм Uniphier. [13]
- Процессоры Intel Wolfdale , Wolfdale-3M , Yorkfield , Yorkfield XE и Penryn, продаваемые под брендом Core 2 .
- Процессоры Intel Core первого поколения серий i3, i5 и i7, такие как Clarksfield , Bloomfield и Lynnfield .
- Diamondville , Pineview — это ядра Intel с технологией Hyper-Threading, продаваемые под брендом Intel Atom .
- Четырехъядерные процессоры AMD Thuban ( Phenom II ), Callisto, Heka, Propus, Deneb, Zosma ( Phenom II ) и Shanghai ( Opteron ), двухъядерные процессоры Regor ( Athlon II ) [1], мобильные двухъядерные процессоры Caspian ( Turion II ).
- Процессор Xenon в модели Xbox 360 S.
- Sony/Toshiba Cell Broadband Engine в модели PlayStation 3 Slim – сентябрь 2009 г.
- Samsung S5PC110, также известный как Колибри .
- Texas Instruments OMAP 3 и 4 серии.
- IBM POWER7 и z196
- Серия Fujitsu SPARC64 VIIIfx
- Процессор IBM Wii U " Espresso ".
Ссылки
- ^ "IEEE Spectrum: The High-k Solution". Архивировано из оригинала 26 октября 2007 г. Получено 25 октября 2007 г.
- ^ "40nm Technology". TSMC . Получено 30 июня 2019 .
- ^ "История". Samsung Electronics . Samsung . Получено 19 июня 2019 .
- ^ "Отчет об улучшениях серии Penryn" (PDF) . Intel. Октябрь 2006 г.
- ^ «Подробный обзор 10-нм процессоров Intel Cannon Lake и Core i3-8121U».
- ^ "Новый Xbox 360 официально представлен по цене $299, отправка сегодня, выглядит угловатым и зловещим (видеоролик!)". AOL Engadget. 14 июня 2010 г. Архивировано из оригинала 17 июня 2010 г. Получено 11 июля 2010 г..
- ^ "Sony отвечает на наши вопросы о новой PlayStation 3". Ars Technica . 18 августа 2009 г. Получено 19 августа 2009 г..
- ^ Мистри, К.; Аллен, К.; Аут, К.; Битти, Б.; Бергстром, Д.; Бост, М.; Брейзер, М.; Бюлер, М.; Каппеллани, А.; Чау, Р.; Чой, Ч.-Х.; Динг, Г.; Фишер, К.; Гани, Т.; Гровер, Р.; Хан, В.; Ханкен, Д.; Хаттендорф, М.; Хе, Дж.; Хикс, Дж.; Хюсснер, Р.; Ингерли, Д.; Джейн, П.; Джеймс, Р.; Йонг, Л.; Джоши, С.; Кеньон, К.; Кун, К.; Ли, К.; Лю, Х.; Майз, Дж.; Маклинтайр, Б.; Мун, П.; Нейринк, Дж.; Паэ, С.; Паркер, К.; Парсонс, Д.; Prasad, C.; Pipes, L.; Prince, M.; Ranade, P.; Reynolds, T.; Sandford, J.; Shifren, L.; Sebastian, J.; Seiple, J.; Simon, D.; Sivakumar, S.; Smith, P.; Thomas, C.; Troeger, T.; Vandervoorn, P.; Williams, S. & Zawadzki, K. (декабрь 2007 г.). «45-нм логическая технология с транзисторами с затвором High-k+Metal, напряженным кремнием, 9 слоями межсоединений Cu, сухим шаблонированием 193 нм и 100% бессвинцовой упаковкой». Международная встреча IEEE по электронным приборам 2007 г. стр. 247–250. doi :10.1109/IEDM.2007.4418914. ISBN 978-1-4244-1507-6. S2CID 12392861.
- ^ Intel расширяет границы литографии, часть II
- ^ "Intel 45 нм процесс на IEDM". Архивировано из оригинала 2 декабря 2008 года . Получено 2 сентября 2008 года .
- ^ "анализ". Архивировано из оригинала 2 декабря 2008 года . Получено 15 марта 2008 года .
- ^ 8T SRAM используется для Nehalem и Atom
- ^ "Panasonic начинает продавать новую ИС UniPhier System LSI". Panasonic . 10 октября 2007 г. Получено 2 июля 2019 г.
Внешние ссылки
- Panasonic начинает массовое производство SoC поколения 45 нм
- Процесс Intel 45 нм готов к запуску
- Intel перейдет на 45 нм раньше, чем ожидалось?
- Производители чипов готовятся к преодолению производственных трудностей
- Ячейка SRAM Intel 45 нм
- Обновление AMD
- Обсуждение на Slashdot именования процессов n nm
- Технология 45 нм от Intel
- Процесс Intel 45 нм на IEDM
