Новые решения открывают перед производителями микросхем дополнительные ресурсы повышения производительности

В корпорации IBM разработана новая технология повышения производительности транзисторов, которая должна помочь в создании более компактных и мощных микросхем.

«Для увеличения потока электронов, проходящего через транзистор, наши разработчики предложили использовать германий», — сообщила научный сотрудник IBM Хьюлин Шан. Слой напряженного германия размещается непосредственно в канале транзистора — области, через которую проходит электрический ток. В результате у электронов внутри канала появляется дополнительное пространство.

«Производительность транзисторов, построенных на основе напряженного германия, в три раза превышает производительность обычных транзисторов», — отметила Шан.

Ряд компаний (в том числе и IBM) в небольших количествах уже используют германий при производстве так называемого напряженного кремния. Данная технология предусматривает размещение слоя из соединения германия и кремния поверх слоя чистого кремния. Включение в кристаллическую решетку кремния атомов германия приводит к ее растяжению, расширяя проход для потока электронов. Исследователям давно известно, что по сравнению с кремнием германий лучше проводит электричество, но им не удавалось добиться более высокой концентрации германия на микросхеме при помощи обычных технологий. В IBM сумели решить эту задачу и растянуть слой германия, обеспечив тем самым увеличение производительности транзисторов.

Германий является побочным про?дуктом процесса обработки цинковой руды. Это твердый элемент, кристаллическая структура которого аналогична алмазу. В части электрической проводимости он занимает промежуточное место между металлами и изоляторами. Использованию германия в качестве транзистора отводится ключевая роль в дальнейшем развитии полупроводниковой электроники.

На конференции International Electron Devices Meeting 2004, проходившей в декабре в Сан-Франциско, представители IBM более подробно рассказали о своих планах применения германия при изготовлении чипов.

«Новые решения открывают перед производителями микросхем дополнительные ресурсы повышения производительности, ведь увеличивать плотность транзисторов становится все сложнее, — отметила Шан. — Технология находится пока на этапе изучения, но у нас есть уверенность, что она сможет найти применение при переходе на норму проектирования 32 нанометра. Это предполагается осуществить примерно в 2013 году».

На протяжении нескольких лет повышение производительности микросхем достигалось за счет уменьшения размеров транзисторов. Но дальнейшая миниатюризация транзисторов приводит к утечкам электрического тока, который рассеивается в виде тепла. Подобные трудности разработчики испытывают уже сегодня при использовании 90-нанометрового производственного процесса. Ожидается, что при уменьшении нормы проектирования до 65 нанометров, которое должно произойти в 2005-2006 годах, ситуация еще более осложнится.

Разработчики IBM, Intel и ряда других компаний изучают и технологии, которые выходят за рамки простого уменьшения размеров транзисторов. К примеру, к концу нынешнего десятилетия инженеры Intel планируют интегрировать на чипе транзисторы с тремя затворами, что поможет контролировать утечки тока.

Представители IBM сообщили также о создании самой миниатюрной в мире устойчивой ячейки памяти SRAM. При изготовлении ячеек SRAM, состоящих из шести транзисторов, разработчики использовали самые передовые технологии.

«Новые ячейки примерно в два раза меньше существующих экспериментальных образцов и в десять раз меньше ячеек SRAM, выпускаемых в промышленных масштабах», — заявил научный сотрудник IBM Джек Хергенротер.