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Soitec提出针对先进平面和三维晶体管的全耗尽产品发展蓝图

2012年04月27日17:43:34 本网站 我要评论(2)字号:T | T | T
关键字:应用 半导体 汽车 

为提高主流移动消费设备性能降低功耗量身设计的产品

 

SoitecEuronext),领先全球的电子和能源行业半导体材料生产商Soitec,今天发布了其专为开发平面和三维晶体管(FinFET)而设计的全耗尽(FD)产品发展蓝图。已经出货的Soitec  FD晶圆在晶圆结构内预集成了晶体管的关键特性,为生产工艺从28nm10nm甚至向更小晶体管进化提供了一种快速的低风险过渡方案,在降低成本的同时,大大提升了移动设备如智能手机和平板电脑等的性能并且降低了功耗。Soitec同时也宣布采取包括研发在内的一系列其他措施来提升硅晶体管和其他新材料晶体管的性能。

 

SoitecFD系列技术完全支持“国际半导体技术蓝图”(ITRS),能够加速芯片制造商的产品上市时间,降低整体生产成本。

 

Soitec FD平面产品线为28nm节点工艺提供了独特的全耗尽平面工艺,使芯片制造商能够在保留原有的设计与流程技术。该技术同时也使手机移动和消费多媒体芯片在性能与能效立刻得以改善。FD三维产品线让芯片生产商用更短的时间与更少的投资引入三维结构(FinFET, 针对20nm工艺节点以下,极大地简化了晶体管的制造流程

 

Soitec首席运营官Paul Boudre表示:“我们的全耗尽产品蓝图是针对当下半导体市场的严苛需求,以及为解决制造商面对的主要问题而推出的。无论芯片供应商选择平面还是三维的晶体管,Soitec都会根据成本、性能、功耗和上市时间等因素提出解决的方案。平面技术能够实现性能上的快速提升,而三维技术则令整个行业以高效率低风险的方式实现FinFET 。”

 

Soitec的核心技术“Smart Cut™”转层技术可以制造优质均匀的超薄覆盖层,可以通过技术在原始晶圆上制造连续节点,助力想要追求产品优良性能的芯片制造商生产性能、功耗与可生产性良好的产品。该技术在晶圆结构内集成晶体管的特点,让生产商得以实现迅速地实现生产部署。值得注意的是,这种晶圆在氧化绝缘埋层上有一层高品质的顶层硅-这两层材料都根据晶体管的几何参数及电绝缘标准进行了优化,简化了CMOS制程并减少了一些生产步骤,开辟了新用途并提供了降低成本的解决方案。

 

FD平面产品线——已开始供货的下一代节电高效产品

FD平面晶圆的顶层硅采用极薄的均匀质地材料,使得栅下的平面晶体管加上硅膜的总厚度只有5nm。最顶层硅膜和下边的硅制基板中间有一层约25nm厚的超薄氧化埋层(BOX)。下几代技术甚至有可能运用更薄的埋层——达到10nm,让移动设备用平面晶体管达到14nm。在FD平面产品的批量生产过程中,为达到最佳效果硅膜的厚度均匀性是不可忽略的一个部分。SoitecFD平面晶圆顶层的硅膜一般都控制在几个原子层的厚度。凭借Soitec公司“Smart Cut™”固有的精湛工艺,300mm晶圆顶层硅厚度均匀性达到3.2埃米——其难度相当于在方圆1000km的范围内将厚度均匀性控制在1mm,或是在1000英里范围内将厚度均匀性控制在0.07英寸。

 

正如多年以来的传统方法那样,平面FD晶体管安装在硅基板上,这将令全耗尽技术更加顺利地发展,并且在2012年底就将推出首个IC样本。同时FD平面的工艺完全允许设计师们保留传统的设计方法和工具,为芯片设计与IP端口设计提供了便利。制造厂商也可沿用之前的工业设备与生产线,连工艺流程都大抵相同。与传统技术相比,这种28nm级别的产品可将芯片的耗电量减少40%,而芯片的处理器最高运行频率可增长 40%或更多。该技术特有的先进的负偏压(back bias)技术为设计者们提供了更多改善性能与功耗的方法。凭借超低供电(低于 -0.7V)维持优异性能,因此许多超低功耗运行的移动设备才得以实现。FD平面晶圆让厂商可以实现用于移动设备应用的低成本芯片的大批量生产,改善产品的性能与功耗表现。

 

FD三维产品——简化的FinFET生产

SoitecFD三维晶圆最上层是一层极薄硅膜和厚度可由客户需求而定的氧化埋层。最顶端硅层预定义了鳍片高度(fin height)而氧化物层则提供了良好的绝缘。与使用传统技术加工原始晶圆相比,在FinFET的制造过程中, FD三维技术简化了很多繁琐的步骤,节约了资本投入和生产费用,提高了产品的产量,最终实现降低成本。另外,这些优势还体现在研发学习周期的缩短,工艺技术难题的减少还有产品上市时间的加速,这都能让FinFET技术得以快速进入主流晶圆制造市场。专家估计利用FD三维器件将比传统工艺提前一年进入FinFET主流时代。在预设鳍片高度和绝缘效果上的优势,会保证其更加优良的可生产性,更少的流程变量,最终实现芯片级别上整体性能的提高。

 

未来的发展蓝图

Soitec同时还致力于采取包括研发在内的一系列其他措施来提升硅晶体管和其他新材料晶体管的性能。与此同时,为了继续推动硅CMOS的发展,Soitec还将会把“应变硅”投入到其FD平面和三维产品当中,保守预计2014年前可以投入生产。拥有这项技术,Soitec便可以在晶片制造过程中,修改制造晶体管的原材料,即硅层的晶状结构,从而显著提高了电子的迁移率和晶体管与处理器的峰值性能。

 

从长远来看,整个半导体制造业为了引进低于14nm的工艺节点技术,纷纷对各种CMOS新技术进行研究。这其中就包括类似锗金属或是III-V等高迁移率的材料,还有新的晶体管架构譬如纳米纤维。Soitec积极参与各种R&D 项目并且拥有很多与合作伙伴共同创建的研发项目,借此来改善工艺,提供市场最需要的产品。

 

不仅如此,为了实现行业规划目标,Soitec正在通过内部以及外部合作研发项目,实现晶片从300mm450mm的转变。届时,二维和三维晶片都可扩大到450mm

 

关于 Soitec

Soitec 公司是一家国际性的专业制造公司,是全球领先的电子和能源行业半导体材料生产制造商。Soitec公司的产品包括微电子基板(即广为人知的SOI绝缘硅)和聚光光伏系统(CPV)。公司的核心技术包括 Smart Cut™Smart Stacking™ Concentrix™ 和晶体外延附生技艺。应用包括消费和移动电子、微电子驱动型IT、电信、汽车电子、照明产品和大型太阳能发电厂。Soitec公司在法国、新加坡、德国和美国设有制造工厂和研发中心。更多信息,敬请访问:www.soitec.com

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