Teknologi semikonduktor yang maju, satu nanometer setiap kali

Griselda Bonilla adalah manajer senior tim Teknologi Interkoneksi BEOL Tingkat Lanjut di IBM Research, yang bertanggung jawab untuk memberikan solusi inovatif yang memajukan teknologi interkoneksi on-chip (BEOL) IBM yang terdepan di industri. Kami duduk bersamanya sebelum timnya memberikan dua ceramah di Konferensi IITC/AMC di San Jose, California minggu ini.

Pertama, beri tahu kami sedikit tentang mengapa teknologi 7nm sangat penting.

dr. Griselda Bonilla, Manajer Senior tim Teknologi Interkoneksi BEOL Lanjutan, IBM Research (Foto:NACME)

Griselda Bonilla: Teknologi 7nm akan sangat penting untuk kemajuan masa depan di sejumlah platform dan sistem, termasuk komputasi awan, data besar, komputasi kognitif, dan seluler. Sebagai bagian dari investasi $3 miliar kami pada tahun 2014 dan aliansi dengan Negara Bagian New York, GLOBALFOUNDRIES, dan Samsung, teknik dan peningkatan penskalaan yang telah kami kembangkan dapat menghasilkan peningkatan daya/kinerja 50 persen untuk sistem generasi berikutnya ini. Pencapaian node 7nm yang telah kami buat, melalui kombinasi material, alat, dan teknik baru, sangat menjanjikan.

Apa peran Anda dalam terobosan chip uji node 7nm tahun lalu?

GB: Saya mengelola tim lintas fungsi yang besar yang mendefinisikan dan mengembangkan teknologi interkoneksi baru dan andal pada pitch 36nm.

Seperti apa perkembangannya sejak terobosan tahun lalu?

GB: Ini sangat menyenangkan. Penskalaan BEOL merupakan tantangan besar untuk node CMOS baru-baru ini, termasuk 7nm yang sedang kami kerjakan. Kami telah berfokus pada interkoneksi back-end-of-line yang menghubungkan perangkat – transistor, kapasitor, resistor, dan sebagainya – satu sama lain. Kabel tembaga (Cu) yang kami kerjakan kurang dari 1/20 ^th ukuran interkoneksi Cu asli yang diperkenalkan hampir 20 tahun yang lalu. Kami telah mendemonstrasikan, untuk pertama kalinya, interkoneksi yang diskalakan secara agresif menggunakan litografi ultraviolet ekstrim (EUV), yang memungkinkan fleksibilitas dalam desain sirkuit. Hal ini penting sebagian karena pendekatan pola lainnya semakin kompleks, dan karena itu memberlakukan pembatasan pada desain sirkuit.

Beri tahu kami tentang Konferensi IITC/AMC. Apa yang Anda presentasikan, dan mengapa ini tempat untuk memperkenalkan karya Anda?

GB: Konferensi ini adalah pertemuan BEOL utama tahun ini. Peserta industri dan akademik utama berkumpul untuk berbagi dan mendiskusikan perkembangan terbaru. Kami diundang untuk memberikan dua ceramah tentang Teknologi BEOL 7nm dan Co-Optimisasi Teknologi Desain BEOL untuk Teknologi Melampaui 7nm. Rekan saya, Dr. Theo Standaert, adalah penulis utama makalah teknologi 7nm BEOL kami. Timnya bertanggung jawab untuk mendefinisikan dan mendemonstrasikan solusi interkoneksi untuk node teknologi masa depan.

Kami juga memiliki enam kontribusi ceramah dan empat poster yang mencakup metrik kinerja utama BEOL serta metode dan materi integrasi baru. IBM Research Alliance memiliki makalah dan pembicaraan paling banyak di konferensi tahun ini.

Beri tahu kami lebih banyak tentang Aliansi. Bagaimana kontribusi GLOBALFOUNDRIES, SUNY Polytechnic Institute, dan mitra lainnya?

GB: Kemitraan ini telah menjadi kuncinya. Mereka telah membantu memungkinkan eksplorasi inovasi BEOL terbaru melalui kolaborasi unik dari keahlian penelitian mendalam IBM, keterampilan pengembangan dan manufaktur GLOBALFOUNDRIES dan Samsung,

Tampilan jarak dekat dari chip uji node 7nm IBM yang diproduksi di SUNY Poly CNSE di Albany, NY. (Darryl Bautista/Layanan Foto Fitur untuk IBM)

dan inovasi akademik dan kepemimpinan SUNY Poly.

Material saluran SiGe dan litografi EUV ditunjuk sebagai terobosan tahun lalu. Apa bahan atau teknik pelengkap baru yang digunakan sekarang?

GB: Kami berencana untuk menyoroti pengenalan metalisasi kobalt pada tingkat kontak, dan detail teknis dari inovasi yang diperlukan untuk membuat interkoneksi BEOL yang andal pada dimensi yang sangat menarik dan agresif ini.

Apa arti kemajuan ini dalam hal kemampuan memproduksi chip 7nm secara massal?

GB: Mereka memungkinkan penskalaan interkoneksi untuk melanjutkan ke node teknologi 7nm, dengan hasil dan keandalan yang ditunjukkan. Kami akan menyajikan evaluasi penuh pertama di industri terhadap terobosan metalurgi kontak/interkoneksi lokal, yang ditujukan untuk terobosan pengurangan resistansi kontak – sekitar 2,5x lebih rendah. Resistensi tinggi ini telah muncul sebagai pembatas kinerja yang parah untuk CMOS Ultra-Large-Scale-Integration (ULSI) kelas atas dalam node teknologi 10nm dan 7nm.

Apa pentingnya terobosan interkoneksi lokal?

GB: Kami membuat perubahan pertama pada metalurgi kontak sejak dimulainya pemrosesan damascene – teknik pemrosesan aditif unik yang digunakan untuk membentuk interkoneksi Cu, analog dengan teknik tatahan logam yang digunakan pada Abad Pertengahan – sekitar 25 tahun yang lalu. Perubahan ini akan sangat penting untuk teknologi node 7nm, karena menyediakan jalur nyata untuk mengurangi kehilangan kinerja dengan logam tradisional – tungsten.