延续摩尔定律的新招

翻译:徐翰

目前对于计算机芯片工程师而言是颇具挑战的时代。整个行业指望可以用于蚀刻接下来几代新芯片微型图案的技术并没有准备好。

超紫外线光刻技术,或称为EUV的技术目前已经落后于行业的时间表不少年了。尽管这一方法理论上是奏效的,但用来完成大规模生产所需芯片快速蚀刻的具有足够功率的紫外光源仍然缺乏。2012年时英特尔对荷兰企业ASML投资了40亿美元,以支持完善相关技术的工作,而ASML正是一家制造相关设备的供应商,而领先的芯片制造商如三星、台积电等自那时起也各自投资了3.75亿美元支持ASML的研究工作。然而,目前仍然没有迹象表明EUV技术什么时候才能准备就绪。

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一种激进的替代传统光刻技术的方案现在看起来越来越可行——定向自组装技术。这一技术涉及使用被称为嵌段共聚化合物的、可将自身组装成规则结构的溶液。嵌段共聚物是由不同的单元(即嵌段,一般倾向于分离,如油和水)组成。单独放置时这些化合物通常会产生涡流,一种指纹状花纹。但是,如果通过一种由传统光刻技术制备的、预设图案的化合物的引导,嵌段共聚物可以产生线和其他规则图案。最关键的是,这些最终图案可以具有比预设图案小很多的细节。以这种方式制造的最终图案可以被用来作为对硅片进行蚀刻图案(与传统光刻技术的终点一样的技术)的化学过程的模版。

比利时鲁汶微电子研究中心IMEC的工艺技术开发高级副总裁An Steegen周三在旧金山的SEMICON West半导体行业会议上表示,自组装看起来能够延长现有光刻法的工作寿命,并作为EUV的过渡替代路径。 IMEC现在可以用类似英特尔最新的小达14纳米尺度特征的芯片设计技术制备出类似晶体管的结构。她说,“我们都在绝望地等着EUV技术就绪,但也有替代品。”

在2012年,IMEC在其中试工厂安装了世界上第一条能够利用自组装的生产线。工厂生产线的工作重点是通过改进材料和使用更好的预设计来减少自组装结构的错误。Steegen估计,该技术可以投入量产的时间大约在2017年的某个时候。这一代晶体管应该具备小到7纳米的特征。目前商业化生产中最小的晶体管具有小到14纳米的特征。

纽约州立大学也在其位于阿尔巴尼的纳米尺度工程中心进行可以直接自组织的中试生产线工作。纳米工程学副教授克里斯托弗•博斯特对《半导体》说,他们现在可以可靠地创建小到18纳米的重复线条和鳍状结构。博斯特说,“我们已经开发了一些令人印象非常深刻的结构,可以将他们纳入进设备过程中,最基本的能力在于材料和制造性。”

不过,自组织技术仍然不能完全与大规模生产兼容。Steegen说,未能解决的难题包括找到保障自组织材料纯度、最小化缺陷的方式。业界也将被迫开发工具来帮助芯片设计师完成从自组织混合物到所想要的最终设计产品所需的指导模式。

 

本文来源:MIT Technology Review

原文链接:http://www.technologyreview.com/news/528921/self-assembly-shows-promise-for-extending-moores-law/