65-нм процесс

Усовершенствованный литографический узел, используемый при производстве объемных КМОП-полупроводников.

65 -нм процесс представляет собой передовой литографический узел , используемый при производстве объемных полупроводниковых КМОП-транзисторов ( MOSFET ) . Ширина печатных линий (т.е. длина затвора транзистора ) может достигать всего 25  нм при номинальной технологии 65 нм, тогда как шаг между двумя линиями может превышать 130 нм. ^[1]

Узел процесса

Для сравнения : клеточные рибосомы имеют длину около 20 нм. Кристалл объемного кремния имеет постоянную решетки 0,543 нм, поэтому такие транзисторы имеют поперечник порядка 100 атомов . К сентябрю 2007 года Intel , AMD , IBM , UMC и Chartered также производили 65-нм чипы.

Хотя размеры элементов могут составлять 65 нм или меньше, длины волн света, используемые для литографии , составляют 193 нм и 248 нм. Изготовление субволновых изображений требует специальных технологий визуализации, таких как оптическая коррекция близости и маски с фазовым сдвигом . Стоимость этих методов существенно увеличивает стоимость производства субволновых полупроводниковых продуктов, причем стоимость увеличивается экспоненциально с каждым развивающимся технологическим узлом. Кроме того, эти затраты умножаются на увеличение количества слоев маски, которые необходимо печатать с минимальным шагом, а также на снижение производительности при печати такого большого количества слоев с использованием новейших технологий. Для новых разработок интегральных схем это влияет на затраты на прототипирование и производство.

Толщина затвора, еще один важный параметр, уменьшена до 1,2 нм (Intel). Лишь несколько атомов изолируют «переключающую» часть транзистора, заставляя заряд течь через него. Эта нежелательная утечка вызвана квантовым туннелированием . Новый химический состав диэлектриков затвора с высоким κ должен сочетаться с существующими методами, включая смещение подложки и множественные пороговые напряжения, чтобы предотвратить чрезмерное потребление энергии утечками.

Документы IEDM от Intel в 2002, 2004 и 2005 годах иллюстрируют отраслевую тенденцию, заключающуюся в том, что размеры транзисторов больше не могут масштабироваться вместе с остальными размерами элементов (ширина затвора изменилась только с 220 нм на 210 нм, а технологии с 90 нм на 65 нм). ). Однако межсоединения (металлические и полипропиленовые) продолжают сжиматься, что приводит к уменьшению площади и стоимости чипа, а также к сокращению расстояния между транзисторами, что приводит к созданию более производительных и сложных устройств по сравнению с более ранними узлами. 65-нм техпроцесс Intel обеспечивает плотность транзисторов 2,08 миллиона транзисторов на квадратный миллиметр (MTr/мм2). ^[2]

Пример: процесс Fujitsu 65 нм.

• Длина затвора: от 30 нм (высокопроизводительный) до 50 нм (маломощный)
• Напряжение ядра: 1,0 В
• 11 межсоединяющих слоев меди с использованием нанокластерного диоксида кремния в качестве диэлектрика со сверхнизким κ (κ = 2,25)
• Металл 1 шаг: 180 нм
• Источник/сток силицида никеля
• Толщина оксида затвора: 1,9 нм (n), 2,1 нм (p)

На самом деле существует две версии процесса: CS200, ориентированная на высокую производительность, и CS200A, ориентированная на малое энергопотребление.

^{[3] [4]}

Процессоры, использующие технологию производства 65 нм

• Sony/Toshiba EE + GS ( PStwo ) ^[5] – 2005 г.
• Intel Core – 5 января 2006 г.
• Intel Pentium 4 (Cedar Mill) – 16 января 2006 г.
• Intel Pentium D серии 900 – 16 января 2006 г.
• Intel Xeon ( Соссаман ) – 14 марта 2006 г.
• Intel Celeron D (ядра Cedar Mill) – 28 мая 2006 г.
• Intel Core 2 — 27 июля 2006 г.
• Серия AMD Athlon 64 (начиная с Лимы) – 20 февраля 2007 г.
• Серия AMD Turion 64 X2 (начиная с Тайлера) – 7 мая 2007 г.
• Процессор Microsoft Xbox 360 «Falcon» – 2007–09 гг.
• Графический процессор NVIDIA GeForce 8800GT – 29 октября 2007 г.
• Sony/Toshiba/IBM Cell ( PlayStation 3 ) (обновлено) – 30 октября 2007 г.
• Sun UltraSPARC T2 – 2007–10 гг.
• Серия AMD Phenom
• IBM z10
• Процессор Microsoft Xbox 360 "Opus" - 2008 г.
• Семейство TI OMAP 3 ^[6] – 2008-02
• ВИА Нано – 2008-05.
• AMD Turion Ultra – 2008-06 ^[7]
• Процессор Microsoft Xbox 360 «Джаспер» – 2008–10 гг.
• Лунгсон – 2009 г.
• Никон Экспед 2 – 2010 г.
• МЦСТ Эльбрус 4С – 2014 ^[8]
• СРИСА 1890ВМ9Я – 2016 ^[9]

Рекомендации

1. Дорожная карта отрасли на 2006 г. Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine , Таблица 40a.
2. "10-нм Intel Cannon Lake и подробный обзор Core i3-8121U" .
3. «Fujitsu представляет 65-нанометровую технологию мирового класса для передовых серверных и мобильных приложений» . Fujitsu (Пресс-релиз). Саннивейл, Калифорния. 20 сентября 2005 года. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 года . Проверено 10 августа 2008 г.
4. Ким, Пол (7 февраля 2006 г.). 65-нм техпроцесс КМОП (PDF) . Конференция по дизайну. Фуджицу .
5. _ pc.watch.impress.co.jp . Архивировано из оригинала 13 августа 2016 года.
6. «Семейство процессоров мультимедийных приложений OMAP 3» (PDF) . Инструменты Техаса . 2007. с. 1.
7. Грюнер, Вольфганг (3 мая 2007 г.). «AMD готовит 65-нм процессоры Turion X2» . ТГ Дейли . Архивировано из оригинала 13 сентября 2007 года . Проверено 4 марта 2008 г.
8. "Микропроцессор Эльбрус-4С".
9. "ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН: Разработка СБИС".

Источники

• «Intel сократит утечку Prescott на 75% при 65-нм технологии». Регистр. 31 августа 2004 года . Проверено 25 августа 2007 г.
• Инженерный образец ядра Pentium M «Yonah», IDF, весна 2005 г., ExtremeTech
• «65 нанокремний AMD готов к работе». Спрашивающий. 2 сентября 2005 года. Архивировано из оригинала 25 ноября 2005 года . Проверено 25 августа 2007 г.{{cite news}}: CS1 maint: unfit URL (link)