Исследователи Intel создали транзисторы с рекордными параметрами производительности с использованием нового диэлектрика затвора с высокой диэлектрической проницаемостью и новых сплавов для производства затвора транзистора. Затвор – это электрод транзистора, управляющий его включением и выключением, а диэлектрик затвора – это тонкая изоляционная пленка под затвором. В совокупности новые материалы позволяют радикально снизить утечки тока, вызывающие сокращение времени автономной работы и порождающие нежелательное тепловыделение. По данным корпорации Intel, новый диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью позволяет снизить ток утечки более чем в 100 раз, по сравнению с диоксидом кремния, который применялся в полупроводниковом производстве последние три десятилетия.
Решение: диэлектрик с высокой проницаемостью и затвор из нового сплава
Все полевые транзисторы содержат изоляционный слой, т. н. диэлектрик затвора, свойства которого оказывают решающее влияние на работу транзистора. В последние 30 лет в качестве основного материала диэлектрика затвора использовался диоксид кремния. Это связано с его технологичностью и возможностью систематического улучшения характеристик транзисторов по мере уменьшения их размеров.
В корпорации Intel толщину слоя диэлектрика затвора из диоксида кремния удалось довести до 1,2 нанометра (нм), то есть всего пяти атомных слоев. Однако по мере уменьшения толщины слоя диоксида кремния возрастает ток утечки через диэлектрик затвора, что приводит к потерям тока и избыточному тепловыделению. Для решения этой важнейшей проблемы корпорация Intel планирует заменить используемый в настоящее время материал более толстым слоем диэлектрика затвора с высокой диэлектрической проницаемостью, что позволит существенно снизить токи утечки.
Вторая составляющая решения заключается в разработке специального материала затвора, поскольку диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью несовместим с материалами затворов. Сочетание диэлектрика затвора с высокой диэлектрической проницаемостью и нового сплава для изготовления затвора позволяет радикально снизить токи утечки, сохранив при этом высочайшие рабочие параметры транзисторов. Это, в свою очередь, позволяет продлить действие закона Мура и технологическое новаторство на значительную часть будущего десятилетия. Корпорация Intel убеждена, что эти новые открытия можно будет интегрировать в экономичный, массовый производственный процесс, и сегодня переводит исследование, о котором идет речь, на стадию разработки. Транзисторы на основе новых материалов рассматриваются в качестве одного из вариантов для изготовления будущих процессоров Intel уже в 2007 году, в рамках производственного процесса Intel с проектной нормой 45 нанометров.
6 ноября этого года корпорация Intel представила общественности подробности о разработке новых материалов для транзисторов на Международном семинаре по диэлектрикам затвора в Токио.
|
