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 "
09.10. [Новинки] Анонсы: HMD Touch 4G – устройство на ОС RTOS Touch / MForum.ru
09.10. [Новинки] Анонсы: Moto G06 Power с дисплеем 120 Гц появился в Индии / MForum.ru
08.10. [Новинки] Анонсы: Vivo V60e с 200 Мп камерой появился в Индии / MForum.ru
08.10. [Новинки] Компоненты: Samsung ISOCELL HP5 – новый 200 Мп сенсор для смартфонов / MForum.ru
07.10. [Новинки] Слухи: Появилась информация о камерах OnePlus 15 и Realme GT 8 Pro / MForum.ru
07.10. [Новинки] Анонсы: HMD представит «первый в Индии гибридный телефон» / MForum.ru
06.10. [Новинки] Анонсы: Samsung Galaxy F07 появился в Индии / MForum.ru
06.10. [Новинки] Слухи: HMD готовит обновление Nokia 800 Tough / MForum.ru
03.10. [Новинки] Слухи: Появились подробности о Honor Magic 8, Magic 8 Pro и MagicPad 3 Pro / MForum.ru
02.10. [Новинки] Анонсы: Huawei Nova 14i представлен официально / MForum.ru
02.10. [Новинки] Анонсы: Realme 15x с защитой "IP69 Pro" представлен официально / MForum.ru
01.10. [Новинки] Анонсы: Представлен Vivo V60 Lite 4G с аккумулятором емкостью 6500 мАч и быстрой зарядкой мощностью 90 Вт / MForum.ru
01.10. [Новинки] Анонсы: Realme P3 Lite 4G появился в ЕС / MForum.ru
30.09. [Новинки] Анонсы: Vivo V60e появится в Индии / MForum.ru
29.09. [Новинки] Анонсы: Xiaomi 15T и 15T Pro представлены официально / MForum.ru
26.09. [Новинки] Анонсы: Xiaomi 17 со Snapdragon 8 Elite Gen 5 представлен официально / MForum.ru
25.09. [Новинки] Анонсы: Vivo V60 Lite 5G представлен официально / MForum.ru
25.09. [Новинки] Анонсы: Qualcomm официально представила Snapdragon 8 Elite Gen 5 / MForum.ru
24.09. [Новинки] Слухи: Использование инновационного экрана в iQOO 15 подтверждено официально / MForum.ru
23.09. [Новинки] Анонсы: MediaTek официально представила флагманский чипсет Dimensity 9500 / MForum.ru