什么是半导体中的新技术:high-k metal-gate (HKMG)

什么是半导体中的新技术:high-k metal-gate (HKMG),第1张

在65nm时代,漏电一直是降低处理器良品率、阻碍性能提升和减少功耗的重要因素。而随着处理器采用了45nm工艺,相应的核心面积会减少,导致单位面积的能量密度大幅增高,漏电问题将更加凸显,如果不很好解决,功耗反而会随之增大。而传统的二氧化硅栅极介电质的工艺已遇到瓶颈,无法满足45nm处理器的要求,因此为了能够很好的解决漏电问题,Intel采用了铪基High-K(高K)栅电介质+Metal Gate(金属栅)电极叠层技术。

相比传统工艺,High-K金属栅极工艺可使漏电减少10倍之多,使功耗也能得到很好的控制。而且,如果在相同功耗下,理论上性能可提升20%左右。正是得益于这种新技术,Intel的45nm工艺在令晶体管密度提升近2倍,增加处理器的晶体管总数或缩小处理器体积的同时,还能提供更高的性能和更低的功耗,令产品更具竞争力。

此外,我们要知道High-K栅电介质技术,相比以往的氮氧化合物/多晶硅栅堆叠技术成本会有所增加,而Intel为了保持工艺技术上的领先,不惜高成本采用了High-K栅电介质技术,我们也可以看出Intel对45nm处理器能否取得成功相当重视。而由于High-k闸极电介质和现有硅闸极并不兼容,Intel全新45nm晶体管设计也必须开发新金属闸极材料,目前新金属的细节仍属商业机密,Intel现阶段尚未说明其金属材料的组合。

hkmg工艺:high-k绝缘层+金属栅极工艺,是集成电路45nm以下级别制程的主要技术.high-k技术不仅能够大幅减小栅极的漏电量,而且由于high-k绝缘层的等效氧化物厚度(EOT:equivalent oxide

thickness)较薄,因此还能有效降低栅极电容。这样晶体管的关键尺寸便能得到进一步的缩小,而管子的驱动能力也能得到有效的改善。

sion工艺:硅氧化物绝缘层栅工艺,sion相对hkmg而言,在改善沟道载流子迁移率方面比较好。


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