功能与成本是半导体通向5纳米大挑战
- 来源：电子信息产业网 作者：莫大康
- 2016/2/1 9:15:58
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功能与成本是半导体通向5纳米大挑战
下文讨论的是5纳米生产线，范围更宽广，至今业界尚无它的投资估计。但是根据16/14纳米的经验，以每1000硅片需要1.5亿至1.6亿美元计，推测未来的5纳米制程，因为可能要用到EUV光刻，每台设备需约1亿美元，因此它的投资肯定会大大超过之前。所以未来建设一条芯片生产线需要100亿美元完全可能。
生产线的量产是个系统工程，需要材料、设备、晶体管结构、EDA工具等与之配套，对于半导体业是个更大的挑战。
新的晶体管型式，加上掩膜、图形、材料、工艺控制及互连等问题,加总起来导致未来半导体业将面临许多的困难。
在近期的会议上，intel发布的一份报告引起业界关注，并进一步推动业界开始思考未来先进工艺制程的发展方向。
intel公司提出下一代晶体管结构是纳米线FET，是一种晶体管的一面让栅包围的finFET。Intel的纳米线FET有时被称作为环栅FET,并己被工艺路线图ITRS定义为可实现5纳米的工艺技术。
如果intel不是走在前列，它不可能提供它的5纳米进展的讯息。它的报告似乎传递出一个信号，5纳米可能有希望，或者已经在它的工艺路线图中采用了新的晶体管结构。
在5纳米的竞争中，台积电也不甘落后，它的共同执行长MarkLiu近期也声言己经开始对5纳米的研发，并有望在7纳米之后两年推出。其他先进制程制造商也都在关注5纳米。
不用怀疑，芯片制造商只看到采用如今的finFET技术有可能延伸至7纳米，至于5纳米尚不清楚，或者有可能终并不能实现。实际上在5纳米时有许多技术上的挑战，成本之高可能无法预计。
但是假设5纳米出现在某个时刻,产业界将面临众多的难题。应用材料公司的先进图形技术部副总裁MehdiVaez-ravani认为每一项都是挑战，有物理的和灵敏度的要求，有新材料方面的需求,而其中晶体管的结构必需改变。
如果产业真的迈向5纳米，将面临什么样的挑战?美国半导体工程(SemiconductorEngineering)为了推动进步，从众多挑战中汇总以下几个方面：
LamResearch的产品部技术官泮阳YangPan认为,在通向5纳米时功能与成本是无法躲避的大挑战，所以要引入新的技术与材料。
晶体管结构
首先芯片制造商必须要作一个困难的决定，其中之一就是必须选择在5纳米时晶体管的结构，如今有两种可供选择,finFET或者纳米线FET。
格罗方德的先进器件架构总监及院士SrinivasaBanna认为，对于5纳米，finFET是一种选择。显然这从产业角度希望尽可能延伸finFET技术，众所周知产业界为了finFET的生态链己经投了许多钱，因此从率角度上希望finFET技术能用得更久。
然而缩小finFET技术至5纳米是个挑战，因为在5纳米finFET时,预计鳍的宽度是5纳米，实际上这种结构己经达到理论极限。
Banna说这也是芯片制造商正在开发纳米线FET的原因。纳米线有很好的静电优势(CMOS有静电击穿问题),但是也带来许多问题，如什么是纳米线的器件宽度,及器件能有多大的驱动电流，这些业界都在模索之中。
三星的先进逻辑实验室副总裁Rodder认为,直到今天在5纳米时在finFET或者纳米线FET之间选择谁会是胜利者为时尚早，因为业界正试图寻求更多的解决方案。
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