IBM与特许半导体发表32nm代工服务蓝图

       美国IBM与新加坡特许半导体制造（Chartered Semiconductor Manufacturing）联合发表了32nm工艺代工服务的发展蓝图。根据公布的蓝图，二者已于4月4日开始提供宏设计使用的工艺设计工具包（PDK），从2008年9月起，将开始提供IP内核试制用Shuttle Service（以低价格试制5个～100个少量芯片的服务）。“最初的Shuttle Service予约已经排满”（特许半导体平台联盟副总裁Walter F. Lange）。量产预定于开始2009年下半年开始。

        图1：在4月15日于东京都内召开的新闻发布会上发表32nm工艺代工服务的特许半导体平台联盟副总裁Walter F. Lange（左）与 65nm/32nm项目负责人IBM系统与科技事业部的An L.Steegen（右）

                     图2：从2008年9月开始提供IP内核试制用Shuttle Service

       图3：在业内首先采用可利用先加工栅极工艺制造的高介电率（high-k）栅极绝缘膜/金属栅极

                           图4：与45nm工艺相比，耗电量最大可降低45％

                            图5：32nm工艺SRAM的工作情况已验证完毕

              图6：这次的high-k/金属栅极工艺“还可应用于22nm工艺”（IBM）

       耗电量比45nm降低45％

　　IBM和特许半导体在发布发展蓝图的同时，还发布了包括5家伙伴企业在内的7家公司联合开发的32nm Bulk CMOS工艺技术。这是最初启用32nm代工服务的低电力LSI工艺技术。5家公司分别是：韩国三星电子、美国飞思卡尔半导体（Freescale Semiconductor）、德国英飞凌科技（Infineon Technologies）、意法半导体（STMicroelectronics）以及东芝。其中，三星还是IBM和特许半导体的硅代工业务伙伴企业。

　　IBM开发的32nm工艺的特征在于在业内首先采用了可利用标准CMOS工艺（先加工栅极工艺）制造的高介电率（high-k）栅极绝缘膜/ 金属栅极。通过采用该工艺，电路的工作速度与采用多晶Si/SiON叠栅极的45nm工艺相比，最多可提高35％，耗电量最多可降低45％。除了基于 32nm工艺的SRAM的工作情况外，NOR和NAND等基本栅极，以及高度集成电路中的high-k/金属栅极的效果也已确认完毕。例如，根据确认，在 45nm处理器中导入high-k/金属栅极时，关键路径的性能最大可提高25％。

       采用基于先加工栅极工艺的high-k/金属栅极

　　对于代工服务，2家公司计划在包括高性能版在内的全部32nm工艺中采用high-k/金属栅极。2家公司认为，high-k/金属栅极技术 “还可以应用于22nm工艺”（同上）。此次的低电力版虽然没有采用应变硅技术，但是，在高性能版方面，“将考虑组合high-k/金属栅极和应变硅的使用方法”（IBM 65nm/32nm项目负责人IBM系统与科技事业部An L.Steegen）。

　　在快速加工栅极工艺中，如果在形成栅极的高温退火工序之前采用high-k/金属栅极，那么金属将受高温的影响，导致栅极工作参数变化，晶体管特性容易出现劣化。在业内率先量产high-k/金属栅极的英特尔，通过使用在高温退火后形成栅极的工艺，避免了该问题。

　　对此，IBM表示：“通过选择耐高温的金属材料，使先加工栅极工艺成为了现实”（IBM的Steegen）。IBM为pMOS和nMOS使用单一金属材料，“通过栅极绝缘膜和界面的管理，得到了所需的栅极工作参数”（同上）。具体方法虽然没有透露，但是根据这一发言，可以推测是在栅极绝缘膜上设置金属氧化物形成盖层，通过高温退火，使金属在绝缘膜中扩散，由此改变栅极工作参数。