45納米時(shí)代呼之欲出 本土跟進(jìn)面臨多重難題
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新技術(shù)具有里程碑意義
英特爾的共同創(chuàng )始人戈登?摩爾認為，此次英特爾新產(chǎn)品的推出，是自從多晶硅柵MOS晶體管問(wèn)世以來(lái)，晶體管工藝制程技術(shù)中的一個(gè)最大的突破，英特爾采用新材料和新的器件結構，是CMOS工藝的又一里程碑。
事實(shí)上，目前具備45納米工藝生產(chǎn)能力的并不只是英特爾一家，半導體產(chǎn)業(yè)觀(guān)察家、美國應用材料公司高級顧問(wèn)莫大康先生在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示：“IBM、TSMC、松下等廠(chǎng)家都已具備45納米工藝生產(chǎn)能力。英特爾45納米芯片的偉大意義在于，它率先改變了CMOS的工藝結構，將傳統的‘二氧化硅絕緣層+多晶硅柵’改為了‘高K介質(zhì)+金屬柵’的結構，半導體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入‘材料推動(dòng)革命’的時(shí)代?！?BR>
微電子業(yè)界通常是通過(guò)縮小器件的特征尺寸(Critical Dimension，CD)來(lái)提升產(chǎn)品的性能，因為體積更小的晶體管會(huì )使器件擁有更快的運行速度和更低的發(fā)熱量。其實(shí)在晶體管中柵極和柵介質(zhì)也非常重要，它們的作用就是在硅底層通道和柵極之間產(chǎn)生較高的場(chǎng)效應，同時(shí)又要求柵介質(zhì)是完美的絕緣體，防止電流通過(guò)柵介質(zhì)發(fā)生泄漏。由于二氧化硅作為柵極絕緣材料在65納米工藝時(shí)已逼近物理極限，如果再繼續降低二氧化硅絕緣層的厚度，將導致漏電及功耗急劇上升。英特爾在45納米處理器上的高K工藝，就是用更高介電常數的二氧化鉿(HfO2)取代傳統的低介電常數的二氧化硅，從而解決漏電問(wèn)題?！案逰介質(zhì)+金屬柵”結構在增加器件密度的同時(shí)，有效地增強了器件的性能，降低了功耗。英特爾45納米產(chǎn)品晶體管密度將是65納米產(chǎn)品的兩倍，其漏電量降為原來(lái)的10%，運行時(shí)的耗電量減少了30%，速度提高了20%。并且，在將來(lái)工藝提升到32納米、22納米乃至16納米水平的時(shí)候，仍然可以使用這種材料和結構。
新工藝帶來(lái)的材料難題并不僅英特爾一家遇到，但其他公司都把“高K介質(zhì)+金屬柵”結構定位為32納米產(chǎn)品將要使用的技術(shù)?！爸挥杏⑻貭栐?5納米階段就先行一步，掃清了工藝技術(shù)中的一大障礙，再次扮演了行業(yè)領(lǐng)頭羊的角色?！蹦罂迪壬u價(jià)道。
產(chǎn)品升級影響產(chǎn)業(yè)格局
45納米產(chǎn)品投入市場(chǎng)，對于集成電路產(chǎn)業(yè)而言具有深遠的影響。首先是工藝研發(fā)成本進(jìn)一步提高，研發(fā)費用已高達50億美元至100億美元，掩模版的費用也在300萬(wàn)美元以上。如此之高的研發(fā)成本讓許多傳統的IDM廠(chǎng)商望而卻步，紛紛尋求代工合作或者聯(lián)合研發(fā)，其中尤以三大半導體巨頭IBM、英飛凌和三星與新加坡特許半導體結成的聯(lián)盟最具震撼力。在代工業(yè)界，由于TSMC的霸主地位難以撼動(dòng)，其在45納米技術(shù)的比拼中也已處于領(lǐng)先地位，其競爭對手倘若不能在技術(shù)水平上迅速跟進(jìn)，將會(huì )面臨失去部分高端客戶(hù)的危險。
新工藝的推出也給IC設計企業(yè)提供了新的機遇，因為更高的加工精度為產(chǎn)品在功能和性能兩個(gè)方面都提供了較大的提升空間，從而更有效地滿(mǎn)足消費者的需求。但“硬幣的另一面”也不容忽視，IC設計企業(yè)同樣也面臨成本上升的問(wèn)題。正如Altera公司技術(shù)開(kāi)發(fā)副總裁Mojy Chian先生在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)所指出的那樣，在IC設計導入45納米工藝后，器件開(kāi)發(fā)將面臨泄漏管理、電壓飽和、變異管理、逆溫現象以及更嚴格的設計規則等一系列的挑戰。這些問(wèn)題并非不能解決，但卻必然會(huì )增加開(kāi)發(fā)成本。此外，45納米工藝的導入，對IC設計公司與晶圓代工廠(chǎng)之間的協(xié)作也提出了更高的要求。中芯國際執行顧問(wèn)羅復昌博士向《中國電子報》記者介紹說(shuō)：“到了45納米階段，代工廠(chǎng)的設計規則較之上一階段會(huì )有相當大的調整，DFM(可制造性設計)已經(jīng)成為了必需的技術(shù)手段，代工廠(chǎng)要在研發(fā)的起步階段就與設計公司合作，要在設計規則、電性參數指標、可靠性指標等方面與設計公司達成共識?！?BR>
對半導體設備產(chǎn)業(yè)而言，工藝技術(shù)的提升所引發(fā)的生產(chǎn)線(xiàn)的更新?lián)Q代肯定會(huì )使設備制造業(yè)在一定程度上受益，但市場(chǎng)的增長(cháng)不會(huì )發(fā)生革命性的突破。SEMI全球副總裁、中國區總裁丁輝文先生告訴《中國電子報》記者，65納米工藝的設備同樣可以用于45納米芯片的生產(chǎn)，所不同的只是生產(chǎn)工藝發(fā)生了變化。而莫大康先生也表達了類(lèi)似的觀(guān)點(diǎn)：在45納米工藝階段，英特爾仍然將采用193納米干法光刻機，只是加上了二次光刻及OPC技術(shù)。
本土廠(chǎng)家跟進(jìn)需政策支持
面對45納米，中國內地的IC制造業(yè)將作何抉擇？莫大康先生認為，目前中國內地最先進(jìn)技術(shù)還處于65納米水平，且尚未量產(chǎn)，與45納米、“高K介質(zhì)+金屬柵”結構相比還差兩個(gè)臺階；與此同時(shí)，中國的邏輯電路設計水平還停留在0.13微米的階段，IC設計公司最高的設計水平也只是90納米，因此，即便工藝制造技術(shù)能實(shí)現飛躍而與國際頂尖企業(yè)并駕齊驅?zhuān)矔?huì )面臨缺乏產(chǎn)品市場(chǎng)的尷尬局面。
當然，中國內地的IC制造企業(yè)不會(huì )因此而減緩邁向更高工藝的步伐。羅復昌博士表示：“中芯國際45納米技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)在準備中，已經(jīng)做了大量的前期研究工作。中芯國際將會(huì )在量大、面廣、成本相對較低的產(chǎn)品(比如通訊產(chǎn)品、移動(dòng)終端等)率先使用45納米工藝?！?BR>
中國企業(yè)在籌劃邁向先進(jìn)工藝的同時(shí)，更要腳踏實(shí)地做好眼前的事?！澳壳爸袊鴥鹊氐?5納米技術(shù)還是空白，盡管中芯國際做了許多工作，有望在明年開(kāi)始量產(chǎn)，但是要廣泛應用，還有大量的工作要做。未來(lái)幾年，65納米產(chǎn)品還將是經(jīng)濟效益的重要來(lái)源，并且，做好65納米也是開(kāi)發(fā)45納米的前提和基礎。因此，我們在關(guān)注45納米的同時(shí)，要努力把65納米技術(shù)做通、做好，并使其得到廣泛應用?！绷_復昌博士補充道。
半導體技術(shù)的提升對企業(yè)的研發(fā)資金和人才提出了極大的挑戰。中國內地的半導體企業(yè)總體來(lái)講實(shí)力相對弱小，規模不夠大，所能在研發(fā)上投入的資金量小，一個(gè)企業(yè)即便是將銷(xiāo)售收入的10%投入研發(fā)，其資金量也不足以與國外的大公司競爭。羅復昌博士強調：“中國內地集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要國家政策的傾斜和資金的支持。具體講：一是在資金方面政府要支持，要大量投入；二是在人力方面，實(shí)施產(chǎn)學(xué)研用結合，發(fā)揮研究機構的人才優(yōu)勢，還要把設計公司納入研發(fā)的圈子，從而增加成功的可能性?！?/span> linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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