MForum.ru
Сказание о 45 нанометрах
(с) Келин Кун
45-нм производственная технология. Решение трудной задачи
Я перестала читать научную фантастику, когда в конце 2003 года оказалась в команде разработчиков 45-нм производственной технологии. Это произошло не потому, что у меня не было времени на чтение, хотя отчасти это верно, а потому что по сравнению с нашей работой фантастика стала казаться скучной.
Разработка 45-нм производственного процесса началась, как и всегда, с выработки основных проектных норм. Проектные нормы – список максимальных и минимальных размеров основных компонентов. Занимаясь разработкой производственных технологий, я привыкла к тому, что новые проектные нормы всегда кажутся невыполнимыми – и 45-нм технология не была исключением. Когда был составлен первый набор проектных норм, моей реакцией на них было обычное: «люди не могут сделать это». надо сказать, что со временем я научилась сдерживать в себе эту реакцию, потому что мы ВСЕГДА заставляли все это работать – поколение за поколением. Однако я никогда не могу побороть это ощущение, когда первый раз знакомлюсь с нормами проектирования.
Почему я всегда испытываю такую реакцию?
Подумайте, о каких размерах мы говорим. До прихода в Intel я была профессором в университете и занималась лазерами и оптикой. Я знала, что фотоотпечаток объекта не может быть меньше длины волны света, используемого для проекции. Работая над 45-нанометровой технологией, мы регулярно создаем транзисторы, размер которых по крайней мере в пять раз меньше длины волны ультрафиолетового (УФ) излучения, применяемого для получения отпечатка. Ячейка статической памяти, изготовляемой по 45-нм процессу, меньше красного кровяного тельца человека.
Сущность инноваций
При разработке 45-нм производственной технологии мы столкнулись с критичной проблемой, описание которой уместнее звучало бы на борту звездолета, а не в реальной жизни. Перед нами стояла задача: изобрести процесс производства транзисторов, который позволит значительно уменьшить интенсивность квантово-механического туннельного перехода электронов через барьер. Вы можете подумать: а для чего это нужно? Дело в том, что если не избавиться от этого нежелательного явления, наши микросхемы будут слишком сильно нагреваться и потреблять так много электроэнергии, что для них нельзя будет найти практического применения.
В конце 90-х команда сотрудников подразделения Components Research Group корпорации Intel под руководством Роберта Чау (Robert Chau) начала поиск решений этой проблемы. Они установили, что заменив традиционный диэлектрик затвора на диэлектрический материал Hi-K с добавками оксида гафния, можно существенно уменьшить квантово-механическое «туннелирование» электронов. Они также обнаружили, что для организации эффективного производства материалов Hi-K на основе гафния необходимо изготавливать электрод затвора из другого материала – вместо поликристаллического кремния использовать металл. Позвольте мне ненадолго отвлечься и объяснить, почему нам стало так страшно.
В то время (конец 2003 – начало 2004 гг.) единственные рабочие транзисторы с диэлектриками high-k и металлическими затворами были получены в рамках исследовательских программ, и технологии их производства просто не существовало. Чтобы понять, на какой стадии находились разработки таких транзисторов, в качестве примера можно привести нашу основополагающую исследовательскую статью [Дэйтта (Datta) и др., IEDM 2003, стр. 653-655]. В ней демонстрировались важные особенности (встраивание напряженного кремния и три варианта снижения утечки в затворе), но основные научные факты об этих материалах еще были предметом спора. В то время на конференциях и экспертных дискуссиях шли горячие дебаты между учеными и университетскими специалистами по самым фундаментальным аспектам физики этих материалов.
Мысль о том, что Intel сможет всего за четыре года перейти от экспериментальной стадии изготовления таких структур к их рентабельному производству, казалась фантастической.
Сегодня я вспоминаю, как происходило внедрение 45-нм процесса. Я до сих пор восхищаюсь тем, что нам удалось реализовать эту новаторскую составную архитектуры транзисторов (а также удовлетворить напряженным производственным требованиям). Мы снова подтвердили справедливость закона Мура, за два года совершив переход с 65-нм на 45-нм производственный процесс.
Успех складывается из множества маленьких побед
Одна из проблем при разработке технологии состоит в том, что любая инновация вызывает у «критиков» однозначную реакцию: «Это не будет работать»! Транзисторы с диэлектриками high-k и металлическими затворами не были исключением.
Мой отец говорил: «Непрофессионал считает, что все должно работать, и удивляется, когда что-то не работает. Профессионал уверен, что ничего не должно работать, и удивляется, когда что-то заработало».
Это шутливое высказывание отражает истинную правду. При решении трудной задачи на «укрощение» вещей, которые работают неправильно, затрачивается столько энергии, что когда наконец приходит успех, его можно даже не заметить.
В научной фантастике (к сожалению, даже в лучших произведениях) главному герою приходит в голову блестящая мысль, и алле-гоп! – через несколько дней она уже реализована. Было бы здорово, если бы такое происходило и в реальной жизни, но это не так. Позволю себе поделиться одной важной мыслью: разработка 45-нм производственного процесса стала отличным подтверждением афоризма Томаса Эдисона: «Гений – это десять процентов вдохновения и девяносто процентов потения».
В случае с 45-нм производственным процессом 10 процентов «вдохновения» пришлось на одну основополагающую инновацию (
Хотя Келин шутит, что ей некогда читать научную фантастику, назовем три ее любимые книги: «Луна – суровая хозяйка» Роберта Хайнлайна, «Машина Творения» Джеймса Хогана и «Мирабель» Джанет Каган.
11 февраля в США отмечают День изобретателя. В честь этого праздника за-служенный инженер-исследо-ватель (Intel Fellow) корпора-ции Intel Келин Кун (Kelin Kuhn) поделилась своими мыслями о том, какими качествами должен обла-дать изобретатель.
Келин – заслуженный инженер-исследователь и директор подразделения Intel Advanced Device Technology. Выполняя обязанности руководителя группы по разработке 45-нм устройств, она играет важную роль в распространении одного из самых больших достижений Intel в области процессорных технологий за последние деся-тилетия. Процессоры с микроархитектурой Intel® Core™ вы-пускаются по 45-нм производ-ственной технологии и содер-жат сотни миллионов разработанных Intel революционных миниатюрных транзисторов с диэлектриками high-k на оcнове оксида гафния и металлическими затворами.
Источник информации: материалы для прессы компании Intel
Также по теме - статья "
25.07. [Новинки] Анонсы: Realme 15 с АКБ 7000 мАч и быстрой зарядкой 80 Вт представлен официально / MForum.ru
25.07. [Новинки] Анонсы: Realme 15 Pro с Snapdragon 7 Gen 4 и тремя 50 Мп камерами представлен официально / MForum.ru
25.07. [Новинки] Анонсы: Honor Pad X7 с Android 15 представлен официально / MForum.ru
24.07. [Новинки] Слухи: Раскрыты подробности о Redmi 15C 5G / MForum.ru
24.07. [Новинки] Анонсы: Realme Narzo 80 Lite 4G представлен официально / MForum.ru
23.07. [Новинки] Слухи: Vivo V60 могут анонсировать 12 августа / MForum.ru
23.07. [Новинки] Слухи: Redmi Turbo 5 может получить Dimensity 8500 Ultra / MForum.ru
22.07. [Новинки] Анонсы: Oppo K13 Turbo и K13 Turbo Pro с активным охлаждением представлены официально / MForum.ru
22.07. [Новинки] Слухи: Раскрыты подробности о Redmi Note 15 Pro + / MForum.ru
21.07. [Новинки] Анонсы: Samsung Galaxy F36 5G появился в Индии / MForum.ru
21.07. [Новинки] Анонсы: Vivo Y50 5G и Y50m 5G представлены официально / MForum.ru
21.07. [Новинки] Анонсы: Realme Buds T200 представлены официально / MForum.ru
18.07. [Новинки] Слухи: Tecno работает над Phantom Ultimate G Fold / MForum.ru
17.07. [Новинки] Анонсы: Wiko Enjoy 80 Pro с HarmonyOS представлен официально / MForum.ru
17.07. [Новинки] Анонсы: Honor X70 представлен официально / MForum.ru
16.07. [Новинки] Анонсы: Игровой планшет Honor Pad GT2 Pro представлен официально / MForum.ru
15.07. [Новинки] Слухи: Oppo K13 Turbo и K13 Turbo Pro готовятся к анонсу / MForum.ru
15.07. [Новинки] Анонсы: Lenovo Yoga Tab Plus с AI-функциями представлен в Индии / MForum.ru
15.07. [Новинки] Слухи: Samsung Galaxy S25 FE будет поддерживать зарядку 45 Вт / MForum.ru
14.07. [Новинки] Анонсы: Vivo Y19s GT 5G представлен официально / MForum.ru