SkyWater Technology Foundry生產(chǎn)出了首批可以匹敵先進(jìn)硅芯片性能的3D納米管晶圓片。
這是一些你在政府主辦的技術(shù)會(huì)議上不經(jīng)??吹降淖园l(fā)的掌聲。據(jù)悉,在近日的DARPA電子復(fù)興倡議峰會(huì)上,當(dāng)時(shí)麻省理工學(xué)院的助理教授Max Shulaker拿著一片3D碳納米管IC走上舞臺(tái),在某種程度上,它標(biāo)志著DARPA將落后的晶圓廠變得可以生產(chǎn)與世界上最先進(jìn)的晶圓廠競(jìng)爭(zhēng)的芯片的計(jì)劃走出了堅(jiān)實(shí)的一步。
他于近日在底特律對(duì)數(shù)百名工程師表示:“這片晶片是上周五制造的……這是鑄造廠制造的第一塊單片3D集成電路?!本A上有多個(gè)芯片,由一層CMOS碳納米管晶體管和一層RRAM存儲(chǔ)單元構(gòu)成,這些存儲(chǔ)單元相互疊放,并通過稱為VIAS的密集連接器垂直連接在一起。DARPA資助的3DSoC項(xiàng)目背后的想法是,采用兩種技術(shù)的多層芯片將比現(xiàn)在的7納米芯片具有50倍的性能優(yōu)勢(shì)??紤]到新芯片所基于的平版印刷工藝(90納米節(jié)點(diǎn))是2004年最新的尖端技術(shù),這一目標(biāo)尤其雄心勃勃。
這個(gè)項(xiàng)目剛剛運(yùn)行了一年左右的時(shí)間,DARPA希望在持續(xù)運(yùn)行三年半之后,就可以生產(chǎn)出帶有5000萬邏輯門電路、4G字節(jié)非易失性存儲(chǔ)器、每平方毫米存在900萬個(gè)互聯(lián)通道的芯片?;ヂ?lián)通道之間的傳輸速度為每秒50太比特,每比特的功率消耗小于兩個(gè)皮焦耳。
當(dāng)然,Shulaker目前展示的內(nèi)容還不能做到這一切。但是,這是該計(jì)劃進(jìn)展過程中的一個(gè)重要里程碑。與Skywater Technology Foundry和其他合作伙伴一起,“我們徹底改造了我們?nèi)绾沃圃爝@項(xiàng)技術(shù),將其從一項(xiàng)僅在我們的學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室工作的技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐豁?xiàng)可以而且現(xiàn)在已經(jīng)在商業(yè)制造設(shè)施內(nèi)工作的技術(shù)?!彼f:“這是可以在美國的商業(yè)晶圓廠中實(shí)施的技術(shù)。”
與當(dāng)今的2-D硅相比,該技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵在于能夠堆疊多層CMOS邏輯和非易失性存儲(chǔ)器,同時(shí)將這些層連接起來,3DSoC團(tuán)隊(duì)稱之為“層”,垂直連接的數(shù)量級(jí)更窄、更密集。比其他任何3D技術(shù)都要先進(jìn)。
這種技術(shù)在硅中是不可能實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)闃?gòu)建一層硅邏輯所需的溫度高達(dá)1000攝氏度——足以摧毀其下的硅層。3DSoC技術(shù)使用碳納米管晶體管代替,它可以在低于450攝氏度的溫度下制造。同樣,RRAM層也采用低溫工藝制造。因此,可以在不傷害下面層的情況下構(gòu)建多個(gè)層。
3DSoC團(tuán)隊(duì)是如何從實(shí)驗(yàn)室好奇心轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)流程的?“這是一個(gè)循序漸進(jìn)的方法,”Skywater首席技術(shù)官Brad Ferguson告訴IEEE Spectrum。例如,他們分別計(jì)算了NMOS碳納米管晶體管和PMOS晶體管的工藝流程,并在制造任何將它們組合成CMOS電路的晶圓之前,分別為每一個(gè)晶圓制造出單獨(dú)的晶圓。他們也分別制造了RRAM的晶圓,然后計(jì)算出與該層的垂直連接?!斑@種循序漸進(jìn)的方法確實(shí)消除了很多風(fēng)險(xiǎn)……在我們學(xué)習(xí)的過程中。”
Ferguson說,下一個(gè)重要的里程碑是在年底前集成兩層納米管晶體管RRAM。接下來的階段,Skywater和團(tuán)隊(duì)的其他成員將致力于提高產(chǎn)量。他說:“我們正在(為RRAM)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上可行的鉆頭產(chǎn)量?!?/p>
在最后一個(gè)階段,合作伙伴和潛在客戶將使用流程設(shè)計(jì)工具包(第一個(gè)版本現(xiàn)已完成)來制造原型芯片。從那里,Skywater將能夠圍繞這一過程建立業(yè)務(wù),并將該技術(shù)授權(quán)給其他鑄造廠。
同樣令人興奮的是,業(yè)績(jī)的增長(zhǎng)可能會(huì)繼續(xù)改善。該工藝可以升級(jí)到65納米或更先進(jìn)的制造節(jié)點(diǎn),從而獲得更高的密度和更快、更強(qiáng)大的系統(tǒng)。Shulaker說:“一旦3D SoC在寬松成熟的90納米節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn),我們就可以依靠傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)十年的創(chuàng)新。
-
芯片
+關(guān)注
關(guān)注
459文章
52205瀏覽量
436441 -
存儲(chǔ)器
+關(guān)注
關(guān)注
38文章
7637瀏覽量
166452 -
納米管
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
33瀏覽量
12051
原文標(biāo)題:首批3D納米管和RRAM集成電路問世
文章出處:【微信號(hào):IEEE_China,微信公眾號(hào):IEEE電氣電子工程師】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
2.5D/3D封裝技術(shù)升級(jí),拉高AI芯片性能天花板
6G新時(shí)代:碳納米管射頻器件開創(chuàng)未來

石墨烯與碳納米管的材料特性

【「大話芯片制造」閱讀體驗(yàn)】+ 芯片制造過程和生產(chǎn)工藝
碳納米管在光電器件中的應(yīng)用 碳納米管的功能化改性方法
碳納米管的結(jié)構(gòu)與特性解析 碳納米管在能源儲(chǔ)存中的應(yīng)用
碳納米管的導(dǎo)電性能介紹 碳納米管如何提高材料強(qiáng)度
碳納米管與石墨烯的比較 碳納米管在復(fù)合材料中的應(yīng)用
碳納米管的主要應(yīng)用領(lǐng)域 碳納米管在電子產(chǎn)品中的優(yōu)勢(shì)
碳納米管介紹:性能突出的導(dǎo)電劑

利用全息技術(shù)在硅晶圓內(nèi)部制造納米結(jié)構(gòu)的新方法
揭秘3D集成晶圓鍵合:半導(dǎo)體行業(yè)的未來之鑰

評(píng)論