極紫外線技術有望讓晶體管“瘦身”75%
2012-07-27
據英國《自然》雜志網站7月25日(北京時間)報道，芯片制造商英特爾公司表示，將向總部設在荷蘭的半導體設備制造商阿斯麥投資41億美元，其中10億美元專門用于極紫外線(EUV)光刻技術的研發，新技術有望讓晶體管的大小縮減為原來的1/4。
一塊芯片能容納的晶體管數量每隔幾年就可以翻番，但這一趨勢目前似乎已到窮途末路。解決方案之一是借用EUV光刻技術將更小的晶體管蝕刻在微芯片上，即用超短波長的光在現有微芯片上制造比目前精細4倍的圖案。芯片上的集成電路圖案是通過讓光透過一個遮蔽物照射在一塊涂滿光阻劑的硅晶圓上制成，目前只能采用深紫外(波長一般約為193納米)光刻技術制造出22納米寬的最小圖案。
在芯片上蝕刻更小圖案的唯一方式是使用波長更短的光波。通過將波長縮短到13.5納米，芯片上的圖案可縮小到5納米或更小。要想做到這一點，EUV光刻技術面臨著化學、物理和工程學方面的挑戰，需要對光刻系統背后的光學儀器、光阻劑、遮蔽物以及光源進行重新思考。有鑒于此，英特爾公司宣布投資41億美元，用于加速450毫米晶圓技術、EUV光刻技術的研發，推動硅半導體工藝的進步。
幾乎所有的材料(包括空氣)都會吸收波長短到13.5納米的光，因此，這個過程需要在真空中進行。而且因為這種光無法由傳統的反射鏡和透鏡所引導，需要另外制造專用的反射鏡，但即使這些專用反射鏡也會吸收很多EUV光，因此，這種光必須非常明亮。研究人員解釋道，光越暗淡，凝固光阻劑需要的時間也越長，而且因為光刻技術是微芯片制造過程中最慢的步驟，所以，EUV光源的強度對降低成本至關重要。第一代EUV光源只能提供10瓦左右的光，1小時只夠在10個硅晶圓上做出圖案。而商業系統必須達到200瓦，且一小時至少要做出100個圖案。
另一個挑戰在于，目前電路一般被蝕刻在300納米寬的硅晶圓上，但英特爾公司希望EUV技術能在450納米寬的硅晶圓上進行，這樣一次做出的電路數量就可以翻番，這就需要阿斯麥公司研制出新的制造設備，英特爾公司希望能在2016年做到這一點。
總編輯圈點
盡管一塊芯片能容納的晶體管數量每隔幾年就能翻番，但將更小的晶體管蝕刻在微芯片上似乎更能滿足發展所需。極紫外線技術或許能給我們帶來驚喜，這種有望讓晶體管“瘦身”75%的技術絕對值得期待。在重要性方面可以與印刷術、汽車和電話等發明相提并論的晶體管，這朵電子技術之樹綻放的絢麗多姿的奇葩，或將因此煥發出更加奪目的光彩。4年的等待不算漫長，10億美元的花費卻足夠昂貴，唯愿這筆不菲的“減肥”開銷物有所值。
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