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复旦大学绕开EUV工艺,研发出异质CFET技术,这有何实际意义?

在传统集成电路技术下,想获得高性能计算能力芯片,就需要靠缩小单元晶体管的尺寸来提升晶体管密度。到了7nm及以下节点时,传统晶体管技术还需要用到EUV光刻技术,才能实现高精度尺寸微缩,做出晶体管更高密度的高性能芯片。

不过,复旦大学科研团队绕开EUV光刻工艺,研究出性能优异的异质CFET技术,也能够大幅度提升晶体管密度。这是什么样的技术,有什么实际性的研究意义呢?

复旦大学研发出异质CFET技术

近日,复旦大学研究团队:周鹏教授、包文中研究员及万景研究员,创新地提出了硅基二维异质集成叠层晶体管。该技术将新型二维原子晶体引入传统的硅基芯片制造流程,绕过EUV光刻工艺,实现了晶圆级异质CFET技术。

该团队利用硅基集成电路的成熟后端工艺,将二硫化钼(MoS2)三维堆叠在传统的硅基芯片上,形成p型硅-n型二硫化钼的异质互补CFET结构。结果证明,在相同的工艺节点下实现了器件集成密度翻倍,并获得了卓越的电学性能。

简单来说,就是该团队研发出的异质CFET技术,是设计了一种晶圆级硅基二维互补叠层晶体管,不需要用到EUV,也可以实现晶体管密度翻倍。

这是什么样的技术

随着芯片工艺制程不断进步,就需要尺寸更小、功能更强大的晶体管,同时,会让制程微缩到一定程度,原本的晶体管技术就会出现静电、漏电问题。因此,晶体管技术也随着工艺迭代加快升级,而升级的重点在于提升静电性能、控制漏电流。

比如,22nm工艺之后,FinFET取代MOSFE工艺,3nm工艺时代,GAAFET取代FinFET工艺,再先进的工艺(比如2nm以下),CFET将取代GAAFET工艺。因此,CFET是GAAFET工艺的迭代技术,也称之为全硅基CFET技术。

不过,全硅基CFET技术的工艺复杂度高,而且在复杂工艺环境下,该工艺还会导致性能退化严重。因此,复旦大学研发团队为了解决这个问题,就选择研发高度兼容的CFET器件与集成,也就是“异质CFET技术”。

复旦大学的异质CFET技术采用二硫化钼的低温工艺,与当前硅基集成电路的后端工艺流程高度兼容,既避免了器件的退化,又大幅降低了工艺难度。

复旦大学团队的技术研究示意图

有什么实际性意义?

首先,不难看出,这对于国内自主发展新型集成电路技术具有重要意义。毕竟,在中企无法获得先进的EUV光刻机下,该技术给予了另一种可行性研究方向。一旦成功应用,那么将会绕过EUV光刻机的问题,制造出更先进的芯片。

其次,CFET属于下一代晶体管技术,是未来发展的重点,该技术的研发有利于我们取得先机。特别是在关键技术专利方面,先取得更多的研究成果与专利,对于后期芯片制程的发展是更有利的。

最后,异质CFET技术的出现,可以有效地节约芯片制造中的成本。该技术可在相同的工艺节点下,实现器件集成密度翻倍,并获得卓越的电学性能。说明,同等性能的芯片,其生产制造成本更低。

另外,根据复旦大学科研团队研究发现,该技术未来还将进一步提升芯片的集成密度,满足高算力处理器,高密度存储器及人工智能等应用的发展需求。说明,未来使用该技术的芯片制造成本,可以再进一步降低。

结束语

复旦大学科研团队研发的异质CFET技术,从技术先进性来说,对自主发展新型集成电路技术是具有重要意义的。从国内芯片发展方面来看,异质CFET技术的研发,是有助力打破国外在大规模集成电路领域的技术封锁。

不过,想要落地成为实际应用的技术,还需要有相应的下游工艺配合,且前道工艺和后道的晶圆加工,一定要安全匹配才能完成。由此可见,虽然这是一条具有可行性的路,但想由此实现芯片突破,要走的路还较远。

  • 发表于:
  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20221216A050S000?refer=cp_1026
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