Procesory

Applied Endura Amber PVD: jak połączyć tranzystory w układach o skali 10 nm i mniejszej

Karol Żebruń | Redaktor serwisu benchmark.pl
25 komentarzy Dyskutuj z nami

Problem niedoskonałości miedzianych połączeń rozwiązany

Zejście z procesem produkcyjnym do skali 14 nm, a potem 10 nm i mniej wymaga od producentów nie tylko opracowania nowatorskich technologii wytwarzania tranzystorów. Nie mniej istotnym jest także problem skutecznego ich połączenia. Dotychczas stosowana technologia wytwarzania miedzianych łączników staje się problematyczna w skalach mniejszych niż 20 nm. Z pomocą przychodzi efekt kapilarny, który wykorzystuje technologia "copper reflow".

Czy zastanawialiście się kiedyś jak dużo mikroskopijnych rozmiarów miedzianego okablowania, które łączy poszczególne tranzystory znajduje się w waszym procesorze? Wcale nie metry, setki metrów. Nawet nie kilometry, a dziesiątki kilometrów. Najbardziej skomplikowane procesory mają osadzone na warstwie półprzewodnika, na której wytworzono tranzystory, wiele dodatkowych warstw z miliardami miedzianych połączeń, których długość przekracza 100 kilometrów.

Wraz ze zmniejszaniem procesu produkcyjnego i wzrostem liczby tranzystorów, rośnie również liczba koniecznych połączeń. A to wymusza ich mniejsze przekroje. I tu zaczyna się problem, który rozwiązała firma Applied Materials. Warto dodać, że większość mikroukładów wykonanych w ciągu ostatnich 20 lat nie powstałoby, gdyby nie pomoc aparatury dostarczanej przez tego właśnie producenta.

applied materials Amber Endura wizualizacja technologia interkonekty miedź procesor
Po prawej przekrój przez procesor - kolejno podkład krzemowy, warstwa tranzystorów, a na nich wiele warstw łączników miedzianych.

Miedziane łączniki w najnowocześniejszych procesorach mają szerokość nie większą niż 200 atomów. Ich nanoszenie polega, w dużym skrócie, na wypełnieniu specjalnych form miedzią. Podczas wypełniania mikroskopijnych rozmiarów kanalików tworzą się puste bąbelki, nie wypełnione dokładnie przewodzącą miedzią. Dotychczas nie były one aż takim utrapieniem, ale po przekroczeniu procesu 20 nm, nawet jedna taka skaza w całym systemie połączeń wewnątrz procesora może sprawić, że będzie on całkowicie bezużyteczny.

Firma Applied Materials opracowała hybrydową technologię, która łączy dotychczasową technologię PVD (fizyczne osadzanie z fazy gazowej) z wypełnianiem kanałów przez podgrzaną miedź. Ten proces nadaje się do skutecznego tworzenia pozbawionych skaz (czyli pustych przestrzeni) połączeń pomiędzy tranzystorami w procesorach wykonanych nawet w procesie 10 nm i niższym.

Całe zagadnienie bardzo ciekawie wytłumaczone jest na powyższym wideo przez jednego z  pracowników Applied Materials na przykładzie klocków lego. Firma zapewnia, że żaden klocek nie ucierpiał w czasie prezentacji. Poniżej komora Applied Endura Amber PVD wykorzystująca nowo opracowaną technologię.

Applied Endura Amber PVD widok urządzenie wytwarzanie interkonekty miedź procesor

Zaletą technologii opracowanej w laboratoriach Applied Materials jest fakt, iż zmniejszanie skali tranzystorów, a zarazem połączeń pomiędzy nimi nie jest utrudnieniem. Wręcz przeciwnie działa na korzyść, gdyż efekt kapilarny jest tym silniejszy im mniejszy przekrój ma kanał.


Więcej o technologiach stosowanych w procesorach:

Źródło: Applied Materials

Komentarze

25
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    .Alx.
    9
    Bodajże Stanisław Lem powiedział kiedyś, że :
    "problemy techniczne ludzkość rozwiązuje dość łatwo"
    Co naocznie widać w powyższym newsie.

    Problem pojawia się wtedy jak pewnych rozwiązań NIE OPŁACA się wdrażać, wtedy jakoś tak "nic się nie udaje"...

  • avatar
    Konto usunięte
    2
    Moze niech zaczna myslec o produkcji procesorow z grafenu.
  • avatar
    kot-kreskowy
    1
    100 kilosów połączeń? to dopiero obrazuje jak mała to skala, nie jakieś tam przekroje włosów.
  • avatar
    Konto usunięte
    -14
    Przyda sie moze juz Intel testuje bo 14nm juz ma prototypy ale nad 10nm zapewne juz prowadzi testy, inni dopiero sie zabieraja za 20nm.
  • avatar
    Konto usunięte
    0
    Z kolekcji: "Zrób to sam"
  • avatar
    slo1q
    0
    Każdy producent np procesorów korzysta z urządzeń i rozwiązań tej firmy, tak też będzie w tym przypadku. Przy odpowiednim dopracowaniu może to nawet nieco przyspieszyć proces produkcji procesorów produkowanych w procesie mniejszym lub równym 10nm