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2nm工藝進展受阻,微波爐成為關鍵技術突破點

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微波爐成製作2納米晶片的關鍵技術。D15faac0a6e3e1ed5a89174a17842958

微波爐成製作2奈米晶片的關鍵技術。 

沒錯,就是廚房裡的那個微波爐。 

康乃爾大學的研究團隊改進了家用微波爐,使用微波的方法對晶片進行加工處理,稱這有可能使台積電和三星等領先製造商的晶片縮小到僅2奈米。 

目前相關研究成果已發表在《應用物理快報》上。 

2nm工藝進展受阻,微波爐成為關鍵技術突破點

微波爐能成為製作2奈米晶片的突破點?

微波技術增強了電流傳導能力

在此之前,先簡單瞭解下是什麼限制了2nm晶片的製作。 

2nm工藝進展受阻,微波爐成為關鍵技術突破點

晶片上會有很多個電晶體,在電晶體的內部,電流會從起始端(源極)流向終點(漏極)。 在這個過程中,電流會經過一個閘門(柵極),而柵極的寬度正是平時所說的晶片尺寸。但隨著制程技術的發展,柵極的寬度越來越小,源極和漏極之間的距離也越來越近。這就會導致源、漏兩極的電場對柵極產生干擾,進而使得柵極對電流的控制能力大大下降,也就是出現短溝道效應。 

而解決短溝道效應很大程度上就是在晶片材料和工藝上下功夫,其中的一個辦法就是提高器件溝道摻雜濃度。具體來說,就是通過在晶片材料中摻雜大量的其他原子,然後對其進行退火來啟動摻雜的原子。 

比如說,將磷原子摻雜至矽中,然後對這個混合物進行加熱退火,提高磷原子的平衡濃度,也就是說啟動磷原子在矽中的活性,進而提高其電流傳導能力。 

但提高摻雜濃度並不是一件易事。 傳統的提高平衡濃度的加熱退火方法目前已經達到了極限,若要再提高,可能會導致矽晶體膨脹。 傳統的方法行不通,只能另尋他路。 

康乃爾大學研究人員提出了一種新的提高磷的平衡濃度的方法:微波技術。 

圖片來源:http://cornell.edu

在此之前,台積電就已經做出過微波可以啟動多餘的摻雜物的推測。但微波有一個很大的弱點,就是駐波的存在,它不傳導能量,會阻礙材料中摻雜物的持續啟動。 

那麼,只要解決「駐波」這個問題,一切就都迎刃而解了。的確如此,台積電與康乃爾大學的黃哲倫合作,一起改進了微波爐,使微波爐在工作過程中產生的駐波能夠被有效控制。 這樣一來,便能夠有選擇地控制駐波發生的時間,使得晶片材料中所摻雜的原子能夠被適當啟動,並且不會出現過度加熱損壞晶體的狀況。 除此之外,使用微波技術提高摻雜濃度,可能也會改變晶片中使用的電晶體的幾何形狀。 

鰭式場效應電晶體結構已經存在20多年了,而微波退火使得一種新的電晶體結構成為可能,在這種結構中,電晶體作為奈米片水平疊加,可以進一步增加電晶體的密度和控制。 

值得一提的是,黃哲倫還對這項技術做出預測: 

這一技術可能用於生產出現在2025年左右的半導體材料和電子產品。

並且,他也與博士後詹盧卡·法比(Gianluca Fabi)共同申請了微波退火器的兩項專利。 

但對於微波技術能不能稱得上是製作2nm晶片的關鍵技術,有網友發表了自己的意見。 

基本上,他們改進了製造晶片的許多步驟之一。但這並不是晶片尺寸的步驟,相反,它只是一個準備步驟,以供其他步驟更好地運行。

2nm工藝進展受阻,微波爐成為關鍵技術突破點對於微波技術,你覺得它稱得上是2nm晶片的突破關鍵嗎?

 

資料來源:

 

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