2011-2012年的電腦：全面無線時代

　　　五年後的個人電腦外觀與目前相比將不會有太大改變，但芯片制造技術仍將推動其內部的革新。三柵極/雙柵極晶體管、CPU/GPU的整合等技術都將成為這個時代的亮點，無線技術的全面普及也將成為現實。

　　三柵極晶體管和先進光刻技術

　　英特爾和IBM等公司都在推動晶體管的『立體化』，英特爾方面甚至表示，到2009年三柵極晶體管就將投入使用。此外，為尺度更小的晶體管准備的先進光刻技術也屢有報道，它們將聯手為縮小晶體管的尺度作出貢獻。

　　三柵極晶體管

　　我們目前大規模應用的MOS晶體管基本結構已經延續了四十多年而毫無變化，英特爾在2003年報道的三柵極晶體管開始顛覆這一概念，2006年年中，英特爾宣布了三柵極晶體管的更多細節。

圖11-1平面型晶體管

圖11-2理想型晶體管

圖11-3三柵極晶體管

　　普通的平面型晶體管在制程進入納米時代後，面臨著漏電電流增大等多重挑戰，因此英特爾、IBM等公司開發了應變硅技術、高K柵極電介質/金屬柵極以及SOI(絕緣體上硅)等技術來解決漏電問題。理論上，最理想的晶體管應該具有圖11-2所示的結構，柵極包圍一條極細的電路，兩端分別是源極和漏極，它擁有最高的開關電流比(Ion/Ioff)，效率最高。不過，這樣結構的晶體管在制造上相當困難，在諸多『多維』晶體管方案中，最具可行性的就是英特爾的三柵極晶體管，柵極從三個方向上包圍著電路，與理想型晶體管相當接近。

　圖12三柵極晶體管的截面和外觀照片

　　英特爾宣布的三柵極晶體管使用了高K柵極電介質/金屬柵極、應變硅等英特爾已經或即將實用化的先進技術。三柵極晶體管的能效表現很出色，比起現在的65納米工藝生產的晶體管，三柵極晶體管可以提昇45%的驅動電流或者使關電流減小50倍，並使晶體管的開關電能減少35%。在2006年年中的超大規模集成電路研討會上，英特爾提交的論文中還討論了不同的鰭片蝕刻和制造工藝等方面對三柵極晶體管的特性的影響，結果顯示，晶體管的尺度越小，三柵極晶體管相對平面型晶體管的優勢越明顯。CHIP預計三柵極晶體管技術在經過4~5年的成熟和完善期後，將在2012年左右投入大規模實用化。

　　先進光刻技術

　　光刻技術是制程提昇的關鍵技術，目前英特爾的藍圖上，2011~2012年處理器將采用22納米工藝制造，22納米制程將采用何種光刻工藝是目前矚目的焦點。

　　2003~2004年，英特爾公布了大量EUV(極短波長紫外線)光刻技術的細節，並宣布中止153納米紫外線光刻技術的研究並預計在2007年左右使用EUV光刻技術生產芯片。EUV光刻技術采用波長僅有13.5納米的紫外光和NA值為0.25的透鏡進行刻蝕，尼康等公司目前開發的研究用EUV光刻機能夠達到45納米半線寬，刻出25納米寬的線條和線距，套准精度10納米，預計2009年推出的生產型能達到32納米半線寬，套准精度1納米，每小時可處理50~100個晶圓。目前困擾EUV光刻技術的主要問題是成本高，穩定性較差，處理速度慢，這也導致了EUV光刻技術遲遲不能投入實用化。此外，193納米光刻技術還有很強的生命力，也是22納米工藝的強力競爭者。

　　193納米光刻工藝采用的是193納米波長的紫外線，它的發展也經歷了從乾法到液浸的歷程，可加工尺度也越來越細微。在2007年年初的SPIE先進光刻會議上，各大廠商紛紛報道了以水為介質，透鏡NA值在1.30左右的設備，它們完全能勝任45納米生產工藝的需要，也可以改進後應用於32納米工藝。而NA值達到1.5以上數量級，使用?-鋁石榴石結晶或氟化鋇鋰作為透鏡材料，高折射率液體作為工作介質的設備也在研發中，不過要到2010年左右纔能實用化，這意味著英特爾的22納米工藝可能會受到拖延。其他與193納米光刻工藝相關的技術，如二次圖形曝光技術等也可能投入量產。

　圖13利用荷蘭ASML公司的NA1.35液浸曝光設備『XT 1900i』得到的36.5納米成像圖案

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