国际半导体技术路线图2013版发布 [2014-06-17] |
|
2014年4月，2013版《国际半导体技术路线图》（ITRS）正式发布，新的路线图评估了未来15年（即到2028年）的半导体产业技术需求，并分析和预测了器件、系统集成和制造三方面的发展趋势。 （1）器件 随着信息处理技术进一步推动半导体产业进入更广泛的应用领域，CMOS尺寸和功能的按比例缩放将继续深刻影响器件的成本与性能。 应变硅、高介电/金属闸极与多栅晶体管现被广泛用于集成电路（IC）制造，III-V族材料和锗因为具备比硅更高的迁移率，成为进一步提升器件性能的一项重点。未来可望在硅基底上进行新型高迁移率材料的外延生长，从而充分发挥成熟硅平台的优势。2013 ITRS报道了基于隧道效应或电子自旋等新原理的全新的晶体管，以及大量基于新原理运作的新型存储设备。 未来15年，2D缩放（2D Scaling）将达到物理极限，因此逻辑和存储器件都开始尝试使用垂直堆叠（即3D）设计。3D器件架构和低能耗器件的结合将开启第三个按比例缩放的时代，即“3D功率缩放”（3D Power Scaling）的新时代。通过多层晶体管的堆叠将最终实现单位面积晶体管数量的增加。 遗憾的是，由于尚未出现电阻率比铜更低的可行材料，互连领域也缺乏新的突破。不过，碳纳米管、石墨烯复合物等无边包装材料（edgeless wrapped materials）处理方面的进展为开发“弹道导体”（ballisticconductor）提供了希望，使其可能在未来十年内出现。多层堆叠通过增加导体横截面积和缩短每条互联路径的长度，为降低互连电阻开辟了一条可能的途径。 CMOS的横向尺寸缩放或目前正在研究的任一等效器件将最终达到其物理极限，2013 ITRS为未来的半导体产品开发提供了两条途径，一是通过新技术的异构集成，扩展CMOS平台的功能；二是促进支持新一代信息处理模式的器件的开发。 （2）系统集成 系统集成已从以计算、PC为中心的模式转变为高度多样化的移动通信模式。IC设计开始从以性能驱动为目标向以低功耗驱动为目标转变，多种技术在有限空间的异构集成将完全改变半导体产业。 过去几年，随着智能手机与平板电脑的产量超过微处理器的产量，系统级芯片（SOC）与系统级封装（SIP）产品成为半导体产业的主要驱动力。“延续摩尔定律”（More Moore）器件与“超越摩尔定律”（Morethan Moore）要素的融合奠定了异构集成的基础。例如，微机电系统（MEMS）目前被集成到汽车、投影仪、平板、智能手机、游戏平台等各类系统中，为系统增加了有用的功能，有些时候甚至成为系统的核心功能。 数字数据与连接技术的快速发展改变了医疗。硅、MEMS和光学传感器技术正在让这场变革成为可能。当前的移动手机已能提供大量医疗信息。加速计能跟踪人类活动与睡眠，内置光学传感器能感知心率，摄像头则具备检查食物卡路里含量、根据表情识别情绪等多种用途。目前开发的大量移动手机应用已能分析这些信息，并将分析结果以易懂、可操作的方式提供给用户。 展望器件和系统的长期（7-15年，2020年后）发展，将出现基于全新原理、支持全新架构的全新器件。例如，自旋波器件（SWD）是一类利用自旋波传输和处理信息的磁逻辑器件。此外，部分新器件将推动新架构的创建。例如，存储级内存（SCM）就综合了固态存储器的高性能和稳定性与传统硬盘磁存储的存档能力和低成本优势。此外，较慢速的M级SCM可能会直接取代DRAM，具体的例子是自旋转移矩磁阻随机存储（STT-MRAM）。 （3）制造 受尺寸缩放的驱动，集成电路制造的精度将在未来15年达到几个纳米的级别，不论使用任何技术，测量晶圆片上的物理性质都将变得越来越困难。通过联系工艺参数与设备参数大致可以实现这个目标。通过控制设备稳定性与工艺再现性，可实现对特征尺寸及其他工艺参数的精确控制。 2013 ITRS新增的大数据章节指出，当前的晶圆生产厂正持续受数据驱动，对数据体量、通信速度、质量、融合和可用性的要求也日益显著并被量化。2013 ITRS就上述问题分析了相关的挑战与解决方案。就长期来看，2013 ITRS分析了300 mm晶圆生产面临的几项挑战，以及这些挑战如何向450mm晶圆生产转移。产业界必须重视300 mm和450 mm通用技术的开发，一旦300 mm生产技术得到提升，450 mm生产也将受益。 SOC与SIP集成将持续升温，器件集成度的提高促使测试方案重新整合，以在不断提高产品质量的同时降低产品成本。优化的测试方案可能需要访问并测试嵌入式模块与内核。已知合格芯片（KGD）技术可以为多层芯片封装提供高质量的芯片，因此也因此也成为测试技术与成本控制的重要组成部分。 张娟编译自http://www.itrs.net/Links/2013ITRS/Summary2013.htm Summary译文出处：信息科技动态监测快报2014年第10期 路线图全文出处：http://www.itrs.net/Links/2013ITRS/Home2013.htm 原文标题：The International Technology Roadmap for Semiconductors 2013 |
首 页 >> 通知公告
