為什麼 IBM推出7nm工藝新型晶元要使用鍺矽材料?

時間 2021-05-09 23:18:51

1樓:Agent Zebra

我提供乙個新的角度吧。

IBM做Ge好久了,它家的一些工藝是偏向模電的,有成熟的Ge heterojunction transistor,必然積累了很多Ge的經驗。

其他的幾家大的代工廠(以及intel)專攻數位電路,純CMOS。在Ge上的經驗不多,所以在開發新工藝時不會首選Ge吧

2樓:雪兔紙

謝 @袁霖 邀

我是做through silicon via(TSV)方面的,對基體材料了解不深,拋磚引玉的說說查到的資料吧。

首先回答為什麼IBM要用鍺矽材料。那是因為IBM是鍺矽材料的行業領頭人,他們對這個材料的效能,工藝等是最了解也是研發能力最強的。既然是要製造打破現在尺寸極限的新型晶元,當然是要用自己拿手的材料。

這個材料並不是新發現的,但是IBM多年技術積累把這個晶元做出來了,這是很了不起的。IBM - 矽鍺晶元

其次回答這個材料的優勢。

鍺是比矽貴的,所以它的優勢應該是在矽晶元力所不能及的領域,才使人們願意花大價錢去製造。下面詳細說。

上圖是鍺和矽的能帶圖,可以看出鍺的帶隙比矽小。鍺矽材料可以通過調節鍺的組分和引入表面起伏,使響應波長工作在1.3μm和1.

55μm之間。而常規光通訊波段為1.3μm-1.

6μm。所以這個特性使鍺矽材料在光通訊器件方面有很大優勢。

上圖是鍺和矽的遷移率比較,鍺的遷移率遠大於矽,具有很好的高頻效能。鍺矽材料在一些射頻領域就有很大的優勢。鍺矽低維量子結構製備研究。應用範圍如下圖

鍺矽積體電路晶元生產線專案可行性研究報告

除了效能的優點,如另外的答主回答的,鍺矽材料製造工藝和矽材料製造工藝是比較相容的,實用性很高。晶元製造中,裝置成本是很高的(隨手搜到三星最新的晶元廠造價144億美元三星新晶元廠2023年投產造價144億美元),工藝融洽的材料更受青睞。

另外,搜這個新聞的時候,看到英特爾表示自己的7nm晶元也在研發中,而且不用IBM採用的極紫外線光刻(EUV),拭目以待。展示了 7nm 晶元的 IBM,真的領先英特爾了嗎?

3樓:

由於矽基mosfet溝道越來越短,二級效應就變得很嚴重,眼看摩爾定律就要到頭。一是改變器件結構,二是尋找新材料,能讓摩爾定律接著走下去。

鍺相對矽電子遷移率更高,理論上效能可以做的更好。這種東西做出來沒什麼新奇的,關鍵看能不能量產,以及相容現有的矽工藝。

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