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● AMD 45nm制程詳細剖析
相對於Intel復雜的用料及工藝流程來說,AMD所采用的45nm技術則相對的簡單,AMD的45納米制程工藝是聯合IBM一同研發。這項技術包括了超低K電介質互聯技術、多重增強晶體管應變技術和沈浸式光刻技術。
對於AMD為什麼到現在都沒有使用High-K,很多朋友們都存在疑問,其實這得益於AMD自Athlon時代就開始使用的SOI工藝。SOI是Silicon On Isolator的縮寫,即絕緣體上的硅技術。和傳統的純硅晶圓不同,SOI工藝使用的晶圓底部是一層絕緣層。這層絕緣體切斷了上方MOS管漏電流的回路,使得基於SOI技術的芯片能夠輕松抵抗漏電流。
AMD全新45nm技術
超低K電介質可以降低串聯電容、降低寫入延遲和能量消耗,從而明顯提昇性能功耗比。另外不得不提的便是沈浸式光刻技術,其是AMD在45nm的Phenom Ⅱ處理器生產中最新應用的技術之一,其區別於過去乾式光刻最大的特點就是整個光刻的過程並不是發生在空氣中,而是沈浸在一種光學折射率較大的透明液體中,從而讓其在晶圓上更好的刻錄晶體管。
在AMD的45nm Phenom II的生產中,整個晶圓是浸泡在去離子水(無雜質,無帶電離子)中的,這種情況相當於將光刻的分辨率提高了1.44倍,正好滿足65/45=1.44的工藝改進幅度。用這種工藝設計生產的SRAM芯片可獲得約15%性能提昇。
真正解決AMD在 45納米技術難題的是多重增強晶體管應變技術 ,AMD和IBM稱,與非應變技術相比,這一新技術能將P溝道晶體管的驅動電流提高80%,將N溝道晶體管的驅動電流提高24%。可見,制程的提昇極大地提昇了處理器的潛在性能,並同時賦予了產品更強的功耗控制能力。
● AMD 45nm制作工藝解析簡表
AMD 45nm 制 作 工 藝 解 析 簡 表 | |
應用技術 | 性能變化 |
1. 超低K電介質互聯技術 2. 多重增強晶體管應變技術 3. 沈浸式光刻技術 |
1. SRAM芯片約15%性能提昇 2. P溝道晶體管驅動電流提高80% 3. N溝道晶體管的驅動電流提高24% |
光刻技術是在一片平整的硅片上構建半導體MOS管和電路的基礎,這其中包含有很多步驟與流程。首先要在硅片上涂上一層耐腐蝕的光刻膠,隨後讓強光通過一塊刻有電路圖案的鏤空掩模板照射在硅片上。被照射到的部分(如源區和漏區)光刻膠會發生變質,而構築柵區的地方不會被照射到,所以光刻膠會仍舊粘連在上面。接下來就是用腐蝕性液體清洗硅片,變質的光刻膠被除去,露出下面的硅片,而柵區在光刻膠的保護下不會受到影響。隨後就是粒子沈積、掩膜、刻線等操作,直到最後形成成品晶片。
如果受到保護的柵區的光刻膠留下來的寬度是130nm,那麼最終做出來的MOS管大致就是130nm;同理,45nm技術就是最初柵極上留下大約45nm寬度的光刻膠。由此可見,如果整套光刻設備的分辨率越高,它能夠在晶片上定位出更細微的投影,最終就能制造出更小的MOS管。半導體工藝的更新必然伴隨著光刻設備的昇級,其目的就是提高分辨率。