高通研發(fā)NanoRings技術(shù) 有望在7nm工藝解決電容問(wèn)題

　　目前，制造先進(jìn)芯片離不開(kāi)晶體管，其核心在于垂直型柵極硅，原理是當設備開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，電流就會(huì )通過(guò)該部位，然后讓晶體管運轉起來(lái)。但業(yè)界的共識認為，這種設計不可能永遠用下去，一招包打天下，總會(huì )到了終結的那天。IBM 就開(kāi)始著(zhù)手探索新的設計，并把它命名為 Nanosheets，可能會(huì )在未來(lái)幾年投入使用。而高通則似乎有著(zhù)不同的想法。

　　聯(lián)合芯片制造行業(yè)的大佬 Applied Meterials、Synopsys，高通針對5種下一代技術(shù)的設計候選方案進(jìn)行了模擬與分析，探討的核心問(wèn)題是，獨立晶體管和完整的邏輯門(mén)(包含獨立晶體管在內)的性能表現有何不同。

　　結果發(fā)現，最后的“贏(yíng)家”并非這5個(gè)候選方案中的任何一個(gè)，而是一款由高通工程師新設計的方案，叫做 NanoRings。

　　“設備工程師或工藝工程師，只是對某些非常有限的特征進(jìn)行了優(yōu)化”，高通公司首席工程師 S.C.Song 解釋說(shuō)。舉例而言，在設備這一維度上，重點(diǎn)在于晶體管的柵極能很好地控制電流通過(guò)它的通道。然而，當轉變成完整的邏輯門(mén)而不是單個(gè)的晶體管時(shí)，其他方面變得更加重要。值得一提的是，Song 和他的團隊發(fā)現，設備的寄生電容——在轉換過(guò)程中由于存在非預期的電容器結構而丟失——是真正的問(wèn)題。

　　這就是為什么高通團隊選擇他們的納米設計，而不是 IBM 的 Nanosheets。雷鋒網(wǎng)了解到，高通將之稱(chēng)為 Nanoslabs。從側面看， Nanoslabs 看起來(lái)像一堆兩到三個(gè)長(cháng)方形的硅板，每個(gè)平板被一個(gè)高k介電和一個(gè)金屬柵極包圍，柵極電壓在硅中產(chǎn)生電場(chǎng)，從而使電流流過(guò)。

　　用柵極電極完全包圍著(zhù)每個(gè)硅板，可以很好地控制電流的流動(dòng)，但同時(shí)也引入了寄生電容，因為硅、絕緣子、金屬、絕緣體、硅片之間的結構基本上是一對電容。 雷鋒網(wǎng)注意到，Nanorings 通過(guò)改變硅的形狀來(lái)解決這一問(wèn)題，并且不完全填充金屬板之間的空隙。在氫中烘烤設備會(huì )使矩形板拉長(cháng)為橢圓形。這樣就把它們之間的空間掐住了，所以只有高k介電完全包圍著(zhù)它們。金屬門(mén)不能完全繞著(zhù)，所以電容就少了。然而，門(mén)的電場(chǎng)強度仍然足以抑制電流的流動(dòng)。

　　高通公司工藝技術(shù)團隊的副總裁 Chidi Chidambaram 表示，如果要把制程工藝降至7納米及以下，電容縮放是最具挑戰性的問(wèn)題。盡管在這一模擬中取得了明顯的勝利，但在未來(lái)的芯片中，晶體管的問(wèn)題還遠未解決。Song 和他的合作者計劃用納米材料繼續測試電路和設備，他們還計劃模擬更復雜的電路、系統，直到做出一部完整的手機。

　　雷鋒網(wǎng)了解到，最后測試的結果或許是消費者最關(guān)心——如果智能手機在納米技術(shù)上運行，那么它將準確計算出智能手機在正常使用一天后的剩余電量。