Технологиите в новите процесори

Преди няколко години AMD повлече крак с вкарването в употреба на процеса SOI при 
производството на своите процесори. Сега е ред на Intel, която използва редица 
новаторски методи за своите 45-нанометрови процесори. След като преди време 
разгледахме какво представляват методите Low-K, High-K, напрегнатият силиций и 
SOI, както и ефектите от използването им, дойде време да обърнем внимание и на 
модерните вече metal gate, многократно ецване и новите материали от типа на 
хафния.

С еволюцията на процесорните поколения се стига до момент, в който се налага или 
тотален преход към нов литографски процес, или комбиниране на множество 
високотехнологични и скъпи производствени стъпки, с които той се замества. Новата 
философия на Intel, носеща името “Тик-так” повелява редуване на разработката на 
следващото поколение архитектура с прехода към технологично по-съвършен 
производствен процес за използваната в момента. Несъмнено това поставя сериозни 
предизвикателства пред компанията, а като добавим и Закона на Мур в уравнението, 
може да се каже, че Intel вдига доста високо летвата пред своите конкуренти.

В близкото бъдеще Intel ще започне предлагането на 45-нанометрови версии на 
сегашната си архитектура, за чието производство ще използва комбинация от вече 
изпитаните процеси High-K и SOI и няколко нови – metal gate, многократно ецване на 
подложката и слой от хафний. Какво представлява всеки от тях и каква полза ще има 
конкретно от него в производството?

Metal gate – новото е добре забравено старо

Типът транзистори, които в момента се използват като основна единица във всеки един 
процесор, са MOSFET (metal–oxide–semiconductor field-effect transistor). Макар в името 
си да имат думата “метал”, те съвсем не се нуждаят от него за работата си. Въпреки че в 
класическия транзистор се използва метал за изработката на гейта му, от няколко 
десетилетия насам компаниите, произвеждащи процесори, го заместват в транзисторите 
си с материал, наречен поликристален силиций, или накратко – полисилиций. 
Причината за това е комплексна – използването на метал в процесорите е нежелателно, 
тъй като някои от производствените стъпки след добавянето му включват нагряване до 
над 1000оС, което би го разтопило. Дори и това да се избегне, металът влиза в 
химически контакт със силициевата подложка, което предизвиква постепенното й 
замърсяване.

Полисилицият представлява свръхчист силиций в кристална форма, обработен така, че 
да е свръхнаситен с електрони и дупки в своята кристална решетка. Тъй като те са 
лесно подвижни, полисилицият представлява сравнително добър заместител на метала, 
ето защо се употребява при изработката на гейта в MOSFET транзисторите. До момента 
заместването на метал с полисилиций не представляваше проблем, но преходът към 45-
нанометров процес изисква прекратяването на тази техника.

Причините за това са няколко; ще посоча по-важните от тях. Макар полисилицият да 
притежава много ниско ниво на електросъпротивление в сравнение с чистия метал той 
все пак притежава 

някакво. 

В допълнение към това, преходът към по-малък 

производствен процес допълнително изтънява вече миниатюрните слоеве от