芯片厂商在90纳米领域展开竞争,抢先向市场推出产品

上网时间: 2003年04月26日? 作者:蔡培德, 来大伟? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:芯片? process?

90纳米领域内的竞争已然开始,各芯片制造商快马加鞭,都想第一个向市场推出采用下一代工艺制造的芯片。

德州仪器在1月份表示,已向一家主要客户提供90纳米无线数字基带IC的工程样品,这个未透露名称的客户据估计就是诺基亚。德州仪器的90纳米工艺可以在每平方毫米上形成480万个晶体管,支持37纳米的门长度。而IBM微电子部最近宣布,已采用90纳米工艺生产出赛灵思的一款FPGA。东芝最近也表示,计划在今年上半年开始生产90纳米芯片。英特尔则预期在今年年末开始用90纳米工艺生产它的Prescott微处理器,该工艺包括一层应变硅晶(strained silicon),以提高迁移率。与此同时AMD、摩托罗拉半导体产品部、台湾的台积电和联电,以及其它一些厂商也在紧锣密鼓,力争在年底前推出90纳米产品。

德州仪器90纳米工艺开发团队的负责人Ben McKee表示,上述基带IC需要进行一段时间的测试与系统调试之后,才能在第四季度由位于达拉斯的200毫米工厂Kilby量产。该产品的设计将于2004年第一季度转移到300毫米工厂DMOS-6。

德州仪器努力使该芯片简单化,避免采用绝缘硅或应变硅晶。“开发90纳米工艺所面临的主要挑战,是找到一种可以化繁为简的方法来得到模拟晶体管、设计的基础结构,以及其它所有需要“关照”的部分。”McKee表示。“如果工艺复杂性过高,将负担不起,因为成本将变得非常高昂。特别是对于RF CMOS来说,必须在设计的基础结构和模拟方面下非常大的功夫,以找到一条良好的设计路线,这样才不会在开发过程中出现意外。”

未来的混和信号产品将需要模拟和射频器件。德州仪器工艺技术开发主管Peter Rickert表示,预计德州仪器将在6月之前生产多种90纳米器件的原型。同样是在今年夏季,德州仪器的工程师将开始把90纳米工艺用于300毫米晶圆厂DMOS-6,并计划在2004年第一季度使该工艺通过验收。Rickert说,在本季度,德州仪器将生产“数量可观的晶圆,因为在早期的失效分析阶段至少需要10,000个器件。”90纳米设计的硅片面积比130纳米缩小50%,而300毫米晶圆的总体面积约是200毫米晶圆的2.4倍。McKee说,上述两个因素可以使成本显著下降。

Rickert介绍说,德州仪器将有“三种90纳米工艺”。第一种用于“低成本嵌入式低功率产品应用,如我们正在生产的基带;第二种将用于德州仪器的高性能DSP,如速度为750MHz的DSP;第三种将用于晶圆代工业务,以及用于制造速度为GHz级的Sun Microsystems的UltraSparc处理器。不需要使用应变硅晶,我们就能获得几GHz的速度。”

正是由于采用了90纳米工艺,才有可能在一块芯片上采用适合于不同功能的晶体管,满足各种性能、密度和功耗等方面的要求。Rickert表示,德州仪器没有在工艺改进方面采取比较奇异的措施,而是采用了调整门长度、阈值电压、门氧化物厚度和晶体管的偏压条件等方法。该工艺支持的工作电压范围是1-1.4伏,但McKee表示,有些设计人员可能将工作电压定在远低于1伏的水平,以降低功耗。

德州仪器在90纳米工艺支持的九层连接中采用了Coral低k电介质,这是Novellus Corp.开发的一种有机金属硅酸盐玻璃材料,k值为2.8。德州仪器在用高性能130纳米工艺生产UltraSparc处理器时,首次采用Coral。

McKee表示,德州仪器开发出经过改进的片式电阻硅化镍,不再使用硅化钴。在早期的工艺中,采用硅化钴提高电极性能。他说,硅化镍在门长度较短的情况下,表现要好得多。德州仪器计划在2005年推出一种90纳米的铁磁内存模块。该公司声称,这种工艺将使单元尺寸达到0.35微米,只有两个额外的光罩层。

作者: 蔡培德、来大伟


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