極端紫外線晶元缺陷可能迫使處理器設計採用新方法

根據EETimes報道的一項晶元製造商會議上的研究顯示，使用極紫外（EUV）光製造的晶元受到隨機缺陷的困擾，沒有明顯的解決方案。EUV硬體似乎對於20納米或更大尺寸的工藝來說可以接受，但低於這個尺寸，小缺陷正在出現，破壞了晶元並且難以檢測到。

光刻是用於將構成晶元的圖案蝕刻到硅晶片中的過程。晶片上塗有稱為光刻膠的光敏材料。然後將該晶圓暴露在通過掩模照射的明亮光線下。掩模掩蓋的區域將保留其光刻膠層; 直接暴露於紫外線的那些會失去它。然後使用等離子體或酸蝕刻晶片。在蝕刻過程中保護仍覆蓋在光刻膠中的部分晶片，保留它們的氧化硅; 蝕刻去除光刻膠的那些被蝕刻掉。

較小波長的光可以使掩模具有更精細的細節，因此可以更精細地刻蝕。今天，基於14納米製程的處理器已經使用的功能遠遠小於普通紫外線的波長; 他們應用多重圖案化技術（其中使用多個掩模和曝光台）以達到更小的尺寸。這些額外的步驟增加了製造時間和錯誤率，因此對更短波長的興趣。藉助EUV，可以生產更小的晶元功能，而無需使用這些技術。

自從20世紀90年代後期以來，晶元製造行業一直在討論使用波長為13.5nm的EUV光刻技術，與現在使用的193nm紫外光技術相比。從理論上講，EUV應該使構建具有更小特性的處理器更簡單 - 更窄的電線，更小的晶體管 - 但讓EUV工作已證明存在問題。EUV被空氣和用於製造鏡片的材料強烈吸收; 它仍然可以通過使用反光鏡而不是透鏡來聚焦和重定向。有效生成高強度EUV也很困難。商業應用需要至少250W光源，英特爾聲稱它需要高達1kW。

GlobalFoundries，三星和台積電都已經計劃在7nm製造中使用250W EUV光源。這是研究人員看到問題的水平。這些問題包括兩個區域沒有足夠的材料被蝕刻掉，導致晶元中的導線短路，以及太多被蝕刻掉的區域，導致應該連續的東西產生縫隙和撕裂。

GlobalFoundries研究副總裁George Gomba描述了與EUV類似的缺陷問題，並表示EUV硬體 - 來自ASML的NXE-3400 -尚未達到公司所需的標準。他還表示，需要更好的檢查EUV口罩的系統。研究還需要改進光刻膠，以了解它們在暴露於EUV時的行為並減少缺陷的數量。

如果這些問題無法解決，他們可能會強制採用不同的晶元設計方法。將內存與基於神經網路的處理元件和晶元結合在一起的晶元更容易受到製造缺陷的影響，因為單個壞元素可能被禁用，同時仍然在整體上挽回晶元。IBM的True North神經元模擬處理器擁有4096個元素的網格，每個元素都結合了一些內存和一些計算能力，上周研究人員發表他們已經構建了「內存晶體管」。這些器件將晶體管與憶阻器結合在一起（器件根據其「電荷」通過它們的「記憶」而改變其電阻的器件）。這些混合動力將計算和內存集成在一個非常低的水平。

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