按國際半導(dǎo)體工藝路線圖ITRS的要求，半導(dǎo)體工藝技術(shù)在2004年進(jìn)入90nm，似乎工藝技術(shù)的進(jìn)展并沒有拖工業(yè)進(jìn)步的后腿。

       按國際半導(dǎo)體工藝路線圖ITRS的要求，半導(dǎo)體工藝技術(shù)在2004年進(jìn)入90nm，2006年進(jìn)入65nm時(shí)代。客觀上應(yīng)該承認(rèn)，截止到現(xiàn)在，經(jīng)過全球半導(dǎo)體工業(yè)界的共同努力，己經(jīng)克服了許多困難，如銅互連及低k介質(zhì)材料等。似乎工藝技術(shù)的進(jìn)展并沒有拖工業(yè)進(jìn)步的后腿，其中浸入式光刻技術(shù)具有突破性的成就。所以全球半導(dǎo)體業(yè)界順利地經(jīng)過130nm、90nm，開始進(jìn)入65nm時(shí)代。

       技術(shù)己經(jīng)跨越45nm

       隨著工藝微細(xì)化的進(jìn)步，柵極的長度和絕緣膜厚度兩方面都會(huì)呈比例地縮小，有效地減少了芯片的面積。例如，采用65nm工藝生產(chǎn)一個(gè)數(shù)字基帶IC，在1平方毫米的面積內(nèi)，集成度可以達(dá)到90萬個(gè)邏輯門，生產(chǎn)DRAM時(shí)，其每個(gè)單元面積小到僅0．028平方微米，每平方毫米容量可以達(dá)到達(dá)20.0Mb以上。

       全球半導(dǎo)體業(yè)界在2006年進(jìn)入65nm時(shí)代已不可逆轉(zhuǎn)。

       根據(jù)的消息，Intel日前表示將提前推出全新架構(gòu)的65nm工藝制程的桌面處理器Conroe，由預(yù)計(jì)的2006年第四季度提前至2006年7月。而原計(jì)劃在第二季度末推出的BroadWater芯片組(965系列)將推遲到同一時(shí)間，以配合Conroe處理器的發(fā)展。 目前，處理器的典型研發(fā)周期是24〜32個(gè)月，而在十年以前約是48個(gè)月。研發(fā)周期的主要任務(wù)就是尋找和定位錯(cuò)誤，Intel在量產(chǎn)之前不放過任何一個(gè)微小錯(cuò)誤。其65nm工藝共花費(fèi)了20個(gè)月就達(dá)到了成熟的水平，而對于180nm用了38個(gè)月，130nm用了30個(gè)月，而90nm也用了26個(gè)月。

       Samsung早就揚(yáng)言己進(jìn)人70nm的DRAM產(chǎn)品生產(chǎn)。全球代工業(yè)雙雄臺(tái)積電及聯(lián)電在無線通訊應(yīng)用的基帶處理器(Baseband Processor)、現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA)及顯示芯片等產(chǎn)品方面， 預(yù)計(jì)于2006年上半年也可進(jìn)入65nm芯片量產(chǎn)，連新加坡特許也將在2006年季度開始導(dǎo)入65nm產(chǎn)品的試生產(chǎn)。
 
       美國德州儀器在2005年12月12日宣布，其65nm工藝技術(shù)已通過認(rèn)證，并將于2006年進(jìn)入量產(chǎn)階段。

       另外，特許、IBM、三星電子在2005年5月時(shí)已宣布成立90nm的合作研發(fā)聯(lián)盟，并于6月時(shí)再次共同投入65nm的研發(fā)。而英飛凌也在11月時(shí)加入該聯(lián)盟組織，4家半導(dǎo)體業(yè)者分別在工藝與訂單上互相合作，包括65nm的無線通訊與繪圖芯片，預(yù)計(jì)將在2006年季度開始進(jìn)入試生產(chǎn)階段。

       在眾多工藝技術(shù)挑戰(zhàn)中，光刻技術(shù)的難度總是列在首位。目前采用ArF的193nm浸入式光刻技術(shù)己日趨成熟。
       從各種報(bào)道可以了解，利用浸入式光刻已經(jīng)順利地渡過45nm工藝技術(shù)，而對于32nm技術(shù)是繼續(xù)發(fā)展大數(shù)值孔徑的浸入式光刻技術(shù)，還是采用EUV技術(shù)仍難下定論。

       在2005年12月的SemiJapan及美國Cymer公司共同舉辦的研討會(huì)上，對于如何實(shí)現(xiàn)32nm技術(shù)存在不同的看法。由于目前EUV技術(shù)方面，尚有許多基礎(chǔ)研究無法跟上。如2004年在評(píng)價(jià)EUV技術(shù)時(shí)，還存在三個(gè)主要難點(diǎn)無法克服，即掩模缺陷、光刻膠敏感度及光源功率。而經(jīng)過2005年的努力，光刻膠的分辨率及線條的粗糙度已上升為主要矛盾。業(yè)界預(yù)測EUV技術(shù)將于2009年引入市場。而如果采用浸入式ArF光刻，則必須采用二次曝光。而二次曝光，會(huì)增加成本及周期。因此，從加快開發(fā)新產(chǎn)品的角度來看，提出支持EUV應(yīng)用技術(shù)的呼聲漸高。

       關(guān)于解決晶體管漏電流的高k介質(zhì)材料，由于工藝上尚有困難，預(yù)計(jì)在45nm時(shí)還不可能采用。

       后硅時(shí)代

       隨著傳統(tǒng)晶體管的尺寸縮小，當(dāng)?shù)搅酥挥袔讉€(gè)分子大小時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一些奇怪的量子效應(yīng)，從而無法精確地判斷晶體管的“開”與“關(guān)”狀態(tài)。因而傳統(tǒng)的晶體管技術(shù)終必定將“壽終正寢”，取而代之的技術(shù)可能是納米技術(shù)以及量子器件等。

       傳統(tǒng)的晶體管是通過控制成群電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來形成開關(guān)、振蕩和放大等功能，而單電子晶體管只是控制單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。開發(fā)單電子晶體管，只要控制一個(gè)電子的行為即可完成特定的功能，可使功耗降低到原來的1/1000，從根本上解決日益嚴(yán)重的集成電路功耗問題。

       但是，作為電子器件，迄今為止只利用了電子波粒二象性的粒子性。其次，各種傳統(tǒng)電子元器件都是通過控制電子數(shù)量來實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理。例如，開關(guān)器件是以控制電子流的有或無來實(shí)現(xiàn)電路通斷，放大器件則是通過控制電子數(shù)量多少來完成放大功能。而量子器件是不單純通過控制電子數(shù)目的多少，而主要是通過控制電子波動(dòng)的相位來實(shí)現(xiàn)某種功能。因此，量子器件具有更高的響應(yīng)速度和更低的功耗。

       現(xiàn)有的硅(Si)和砷化鎵(GaAs)器件無論怎樣改進(jìn)，其響應(yīng)速度只能達(dá)到10〜12毫微秒，功耗只能降至1微瓦。而量子器件在響應(yīng)速度和功耗方面可以比這個(gè)數(shù)據(jù)優(yōu)化1000〜10000倍。由于量子器件尺度為納米級(jí)，集成度大幅度提高，同時(shí)還具有器件結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，未來納米電子學(xué)的發(fā)展，可能會(huì)在電子學(xué)領(lǐng)域中引起一次新的電子技術(shù)革命，從而把電子工業(yè)技術(shù)推向一個(gè)更高的發(fā)展階段。

       據(jù)《科學(xué)》周刊報(bào)道，一種能在室溫下正常工作的單電子晶體管近在荷蘭實(shí)驗(yàn)室中誕生。這種晶體管以單獨(dú)的碳納米管為原材料制造出來，依靠一個(gè)電子來決定“開”和“關(guān)”的狀態(tài)，這種單電子晶體管只有1nm寬、20nm長，整體還不足人的頭發(fā)絲直徑的500分之一。它微型化和低耗能的特點(diǎn)可成為未來分子計(jì)算機(jī)的理想材料。

       報(bào)告認(rèn)為，盡管硅材料終將退出歷史舞臺(tái)，但是在下一個(gè)十年中，納米技術(shù)還不可能取代現(xiàn)有的硅制造工藝。
       另據(jù)報(bào)道，美國惠普實(shí)驗(yàn)室正在利用量子效應(yīng)，來研發(fā)新型的分子級(jí)開關(guān)器件。 該技術(shù)使用了有機(jī)分子，能夠?qū)崿F(xiàn)在芯片上集成1 萬億個(gè)開關(guān)元件，它的開關(guān)速度可以達(dá)到每秒1 萬億次，遠(yuǎn)高于目前速度快的處理器的每秒40億次。
 
       另外，英特爾公司正使材料向硅之外過渡。目前，英特爾的芯片上集成的晶體管數(shù)量已經(jīng)超過了10億個(gè)。如果要生產(chǎn)晶體管數(shù)量1000倍于當(dāng)前水平的芯片，需要采用新型的開關(guān)和材料。英特爾的目標(biāo)是在未來10年中，生產(chǎn)集成度超過1 萬億個(gè)開關(guān)元件的芯片。

       英特爾認(rèn)為另一個(gè)頗有前途的技術(shù)是“自旋晶體管”技術(shù)。其技術(shù)下產(chǎn)品的尺寸遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的硅晶體管，而且具有非易失性，這意味著即使在關(guān)閉電源后它也能存儲(chǔ)信息。 由于目前以電子電荷為基礎(chǔ)的電子學(xué)即將達(dá)到其技術(shù)極限，全球的科學(xué)家紛紛把電子學(xué)研究的目光投向自旋電子學(xué)的研究。自旋電子學(xué)研究以電子的旋轉(zhuǎn)而不是根據(jù)電子的電荷來制造設(shè)備和電路，利用納米技術(shù)研究自旋電子學(xué)是目前一個(gè)非常熱門的研究方向。（來源：華強(qiáng)電子世界網(wǎng)）