|
來源：Technews 隨著集成電路越來越小型化，目前摩爾定律的存續命運，似乎大多聚焦在硅晶體管的改良上。 不過，逐漸有研究人員開始從別的組成部分著手：例如連接各個晶體管形成復雜電路的銅線。 而石墨烯在其中起到著關鍵作用。 為了提高性能，集成電路密度不斷提升，而在同樣面積的芯片當中塞入更多晶體管，便意味著需要更多線路來連接它們。 在 2000 年生產第一組銅線互聯的芯片，每平方公分布有 1 公里的銅線；但今日的 14 nm節點處理器，在同樣面積里卻能包含 10 公里的銅線。 現在越尖端的芯片，銅線就變得越細窄，電阻也因而提高，卻又得承載更多電流以加快切換速度、提高性能，于是會產生電遷移（Electromigration）現象。 通電銅線的電子會把動能傳遞給金屬離子，使離子朝電場反方向運動而逐漸遷移，導致銅線的原子擴散與損失，造成短路。 目前的解決方法，是將銅線置溝槽內，溝槽內壁則包覆了厚達 2 nm的氮化鉭（tantalum nitride），能夠阻止銅的逸失。 但這種方式頂多撐到 10 nm及 7 nm的節點。 隨著制程持續縮小，2 nm的內壁也將變得太厚。 針對銅線互聯即將面臨的問題，去年 12 月在舊金山舉行的 IEEE 國際電子設備會議上，來自 Stanford 的電機工程師 H.-S. Philip Wong 與其團隊，發現以石墨烯鍍銅，就可以解決電遷移現象，并且降低電阻。 Wong 表示，雖然研究人員早已在研究其他可能阻止電遷移的襯層，包括釕和鎂，不過石墨烯可以比任何材質都還要薄。 另外，半導體工業其實盡量避免在找尋新材料上花太多時間，但以現在的情況來看，若銅的壽命無法再延續下去，則必須采用新材料（例如鈷）來取代。 Stanford 的團隊目前與科林研發（Lam Research Corp.）以及中國浙江大學合作，測試復合式材料布線，讓石墨烯從銅在線生成。 科林研發已經開發出專門的制造方式，在不會損壞芯片其他部分的溫度下（低于 400℃）進行，這種包覆石墨烯的復合材料抑制電遷移的效果是一般銅線的 10 倍，并且只有一半的電阻。 摩爾定律要能走下去，往后除了晶體管之外，勢必連內存、線路等都得加入改良的行列，而石墨烯的角色或將更加吃重。 |
