向1nm技術節點進軍
IMEC於10月11日在東京舉辦了年度研究結果介紹會「 IMEC Technology ForumJapan 2019（ITF Japan 2019）」。
原先負責並領導IMEC的半導體微縮化工藝/器件部門的安·斯蒂根（An Steegen）於2018年秋季突然退休，留下重要職位空缺。會議當天，新到任的Myung-Hee Na博士作了題為「通往CMOS微型化極限的道路」的演講，並介紹了更新至1nm節點的IMEC半導體技術路線圖。在2001年加入IBM之後，她從事尖端半導體工藝和器件的研發工作已有18年，並於2019年加入IMEC。前任Steegen也來自IBM，因此Myung-Hee算是其後輩。
改進晶體管的結構和材料以延續摩爾定律
讓我們看一下IMEC發布的半導體技術路線圖。橫軸表示時間，縱軸表示每單價的晶體管數（晶體管數/美元）。隨著微型化和集成化的發展，由於工藝複雜性，製造成本正在迅速上升，因此，無法按摩爾定律降低單位晶體管的製造成本。
邁向1nm節點的技術路線圖（來源：IMEC）
長期以來，摩爾定律已經失效，但IMEC並沒有放棄，持續改進晶體管結構和材料，並且對工藝進行優化以呈現1nm節點的技術路線圖。
從28nm技術節點採用HKMG（High-K/ Metal Gate），並在16 / 14nm之後從傳統的平面結構轉向FinFET結構。從7 /5nm開始，開始採用Co作為MOL布線材料以及EUV光刻，以進一步改進FinFET結構。
從4 / 3nm節點開始，FinFET將被GAA結構取代，第一代GAA將採用硅納米片。獨創的埋入式電源線（將Vcc和地線埋入前層以壓縮標準單元面積）將採用Ru作為布線材料。
半導體器件結構路線圖（來源：IMEC）
2nm 採用 Forksheet，1nm 採用 CFET
對於高性能和低功耗應用，IMEC計劃採用FinFET的改進版本。換句話說，2nm技術節點將採用Forksheet結構，其中n型和p型納米片緊密地靠在一起，並且其間有一層「絕緣牆」。之所以命名為forksheet，是因為其截面類似於餐叉。與此同時，在晶元背面提供配電網路（PDN）從而向BPR提供有效的電能供應。
當達到1nm節點時，IMEC會採用CMOS結構的Complementary FET（CFET）。在此，通過在p型FET上堆疊n型FET，即通過三維堆疊具有不同導電類型的晶體管，從而標準單元面積被大大減小。據說晶元的背面可以提供更多功能，但未公開細節。從這裡開始，將採用high-NA EUV光刻以進一步微縮晶體管結構。
IMEC還希望採用二維材料，自旋電子學和量子計算。為了將來進一步微縮，除了設計和工藝協同優化（DTCO）之外，系統和工藝協同優化（STCO）也很重要。
最終的二維CMOS結構「Forksheet FET」（來源：IMEC）
到目前為止，SRAM必須在每個存儲單元的平面上構建6個晶體管。IMEC表示，通過改進晶體管結構和電源線，即通過採用GAA和BPR，頂視圖中SRAM晶體管的等效數量可以減少到每個存儲單元4.4個晶體管，即SRAM單元面積大約減小到原來的2/3。
延續摩爾定律的另一種技術是3D封裝。在2019年5月於比利時舉行的IMEC技術論壇2019上對此進行了詳細介紹。從晶元堆疊開始的3D封裝最終將出現在晶體管本身的3D堆疊中。IMEC正在同時研究垂直堆疊以及橫向微縮，並正在嘗試提高系統集成度。為此，IMEC同時專註於優化工藝技術，設計技術和系統技術。
本文由Jason Jin翻譯自マイナビニュース，閱讀原文請點左下角。
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