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實現14納米芯片生產可能會比原先想象的更困難，出席國際物理系統研討會(ISPD)的專家指出。ISPD是全球下一代半導體設計師薈萃的年會。 半導體縮微過去通常可實現更小、更快的芯片，因為時鐘速度和電源電壓分別直接與器件尺寸成反比。 不幸的是，由于原子尺度問題帶來的電路和物理設計限制(比如由超薄柵氧化物導致的晶體管漏電流)，在過去的幾代工藝技術，時鐘速度和電源電壓的變化很小。人們采取了許多治標不治本的措施，如更厚的高k電介質。但這些舉措只是拖延了對根本問題的解決，直到面對14納米節點已無計可施，IBM的杰出工程師James Warnock在其《14納米技術節點面臨的電路和物理設計挑戰》一文中表示。 “14納米節點給設計師帶來了許多挑戰，因為前幾代已經推遲了通過縮微解決問題的這一嘗試，” Warnock說，“結果是近似(Nearish)，最終將取決于經濟因素，但在14納米，單獨依靠縮微，沒辦法再獲得更高性能。” Warnock稱，縮微的最大問題是晶體管漏電流的一直增加，在以前節點，設計師使用較陡的亞閾值斜坡來緩解這一問題，最近的手段是采用高k電介質。在光刻技術中，通過雙重圖形(Double Patterning)彌補缺乏商用遠紫外線光刻技術(EUV)的缺憾。但在14納米，上述權宜之計都沒用，Warnock說。 
圖：多柵極3DFinFET將在實現14納米工藝技術節點中扮演重要角色，IBM的研究科學家James Warnock稱。資料來源：IBM “為解決漏電流問題，多柵極3DFinFET已經出現在22納米(英特爾)，而其它芯片制造商也在迅速采用，”Warnock說，“FinFET器件與生俱來地具有更陡峭的閾值斜坡和更優良的隨機摻雜波動(RDF)指標，但它也引入新的變異源 ——例如鰭(Fin)的寬度和高度變異。” FinFET的3D寬高比還包括諸如線邊緣粗糙化和寄生電容等其它問題，并且還引入了全新問題。例如，FinFET器件只能有整數個的3D鰭，給設計師帶來他們以前沒遇到過的選擇挑戰，如要使用多少個鰭？ 鰭海(The sea-of-fins)是種方案，它是在晶體管的整個表面上插布幾十個鰭，并采用蝕刻步驟將其中許多鰭除去。然而，需要能反映新約束的新設計工具，以幫助工程師在多柵結構中，決策如何選擇鰭的數量及其排布的間距。 3D需要多重圖形(Multi-patterning)是平版印刷受到的新限制，為此，也需要新工具以支持兼容標準庫的FinFET架構的協同設計。較高的RC延遲也給自動布線器在識別和優化不會縮微到14nm的線平面和過孔時帶來顯著壓力。隨著電流密度在 “熱”線上的增加，新工具還需要緩解電遷移問題，以確保在14nm，芯片的壽命不會受到不利影響。 在先進節點的可制造性設計專會做報告的其他科學家有：東芝科學家茂樹野島詳細介紹了光學多重圖形問題；日本東京大學的科學家Rimon Ikeno介紹了先進工藝節點的電子束使用技巧；國立臺灣大學的科學家林崇偉(Chung-Wei Lin)提出一種結構化的布線體系結構，它采用字符投影疊加來約束過孔布局和線跡交疊，以減少先進節點所需的布局樣式。 |
