英特尔Fellow谈多核时代的新晶体管技术的三个选项

　时至今日，在半导体行业中，LSI厂商正在陆续退出**CMOS的自主开发及制造。在这种情况下，宣布"已经有眉目自行开发至11nm"的英特尔可谓"异类"。该公司的微细化正在以2年为一周期稳步推进，32nm工艺已于近期投入量产。继其之后的22nm工艺的开发也在2009年9月的"IntelDeveloper Forum 2009"上进行了发布。

　　不过，即便是对于英特尔，22nm以后的技术困难也同样巨大。在提高微处理器性能的同时遏制功耗增大成了**高任务。而**有效的方式，是使降低到1V附近的LSI芯片驱动电压进一步大幅降低。

　　当把持续降低驱动电压作为前提时，LSI芯片上安装的晶体管将实现怎样的发展？在《日经微器件》2009年10月9日主办的研讨会"半导体技术革新，展望下一个10年"上，英特尔谈到了自身的期望。演讲者为英特尔Fellow、逻辑技术部门的TahirGhani。Ghani是该公司22nm工艺晶体管开发的主管，技术骨干。在英特尔以90nm工艺实现量产化的单轴应变硅技术、以45nm工艺实现量产化的高电导率（high-k）栅极绝缘膜/金属栅极技术的开发中起到了主导作用。

新晶体管技术的三个选项

　　Ghani表示，未来的晶体管技术选项大致有三：（1）高迁移率通道；（2）FinFET等多栅极结构；（3）基于隧道效应的晶体管。如果粗略分类，（1）是改变材料、（2）是改变结构、（3）是改变工作原理。无论是哪项技术，"需要解决的问题都多如牛毛"（Ghani）。

　　对于笔者**为感兴趣的英特尔**看好的技术是哪一项？这个问题，Ghani在演讲中没有涉及。不过，在该研讨会的**终会议--"公开提问会"上，Ghani给出了如下预测："我们将考虑在高迁移率通道和多栅极结构之后的世代采用基于隧道效应的晶体管"。由此可见，英特尔的态度是首先改变现有MOSFET的材料和结构，当其达到极限后再改变工作原理。

　　那么，英特尔计划在高迁移率通道和多栅极结构中首先选择哪一个？是维持平面结构改变材料，还是不改变材料采用非平面结构？Ghani也没有就这一点明确表态。但他在演讲中表示："按照设想，高迁移率通道是在15～10nm工艺中采用的技术。此时，元件可能会是非平面结构"。

　　由以上发言可以推测出的英特尔技术方案有以下两个：（a）在2013年的16nm工艺中采用多栅极结构，在2015年的11nm工艺中再组合高迁移率通道。（b）在2013年的16nm工艺之前维系现有技术，在2015年的11nm工艺中同时采用多栅极结构和高迁移率通道。

　　一般来说，同时采用多项新技术很容易降低芯片的成品率和可靠性。因此，方案（a）的风险较低。2011年量产化的22nm工艺很可能会使用32nm的延伸技术。