Intel stapt volgend jaar over op een verbeterd chipproductieprocédé, nu worden nog chips gefabriceerd in een zogenaamd 130 nanometer (nm) (0,13 micron) productieproces, volgend jaar stapt men over op slechts 90 nm. De productie zal met behulp van 300 mm wafers plaatsvinden.
Het nieuwe 90 nm procédé (één nanometer is één-miljardste meter) combineert snellereen energiezuinigere transistors, 'opgerekt' silicium, snelle koperverbindingen en een nieuw diëlektrisch materiaal met een lage capacitieve waarde. Het is voor heteerst dat al deze technologieën met elkaar worden geïntegreerd tot een procédé.
Intel's nieuwe 90 nm procédé zal gebruik maken van transistors met een lengte van slechts 50 nm (de zogenamde 'gate'-lengte). Dit zullen dan de kleinste en krachtigste CMOS-transistors zijn die in de productie van chips worden gebruikt. Ter vergelijking: de kleinste transistors van dit moment, die worden gebruikt in de Intel Pentium 4 processor, zijn 60 nm 'groot'. Kleine, snelle transistors zijn de bouwstenen van zeer snelle processors. Deze transistors bevatten onderdelen die slechts 5 atomen dik zijn (1,2 nm). Dunnere componenten zorgen voor
sneller transistors.
Intel heeft een zelfontwikkelde implementatie van 'opgerekt' silicium ('strained silicon') in dit procédé geïntegreerd. Door gebruik te maken van silicium waarin de individuele atomen verder uit elkaar liggen, loopt elektrische stroom vloeiender, wat de snelheid van de transistors verhoogt. Dit zal het eerste productieprocédé in deze industrie zijn dat gebruik maakt van zeer 'opgerekt' silicium.
Koperverbindingen met een nieuw, laag-capacitief diëlektrisch materiaal: het procédé maakt tevens gebruik van een nieuw diëlektrisch materiaal, genaamd 'carbon-doped oxide' (CDO). Dit materiaal verhoogt de snelheid van elektrische signalen in een chip en brengt het stroomgebruik terug. Dit diëlektricum is geïmplementeerd in een
eenvoudig tweelaags ontwerp dat makkelijk te fabriceren is.
In februari wist Intel met behulp van het 90 nm procédé SRAM-chips te fabriceren met's werelds hoogste capaciteit: 52 megabits (dit betekent dat deze chips 52 miljoen individuele bits aan informatie kunnen opslaan). Deze volledig functionele chips bevatten 330 miljoen transistors op een oppervlakte van slechts 109 vierkante millimeter, ongeveer de grootte van een vingernagel.
Deze chips maken tevens gebruik van de kleinste SRAM-celgrootte van dit moment,slechts één micron. Dit is een mijlpaal waar chipontwerpers en -fabrikanten lang naar hebben gestreefd. Ter vergelijking: een rode bloedcel is ongeveer 100 maal zo groot. Kleine SRAM-cellen maken het mogelijk om grotere databuffers te integreren in processors, waarmee de prestaties verder worden verhoogd. Deze halfgeleiderproducten
werden gefabriceerd in Intel's 300 mm ontwikkelfaciliteit (genaamd 'D1C') in Oregon,waar dit procédé is ontwikkeld.
Het 90 nm procédé van Intel maakt verder gebruik van zeven lagen van zeer snelle koperverbindingen, die de snelheid van de processor verhogen. Bij het procédé wordt een combinatie van lithografische apparatuur met een golflengte van 248 en 193 nm gebruikt. Intel verwacht dat ongeveer driekwart van de apparatuur die momenteel
wordt gebruikt bij de huidige 300 mm versie van het 0,13 micron procédé, opnieuw kan worden gebruikt. Dit betekent een aanzienlijke reductie van de implementatiekosten en de garantie van bewezen apparatuur. Het 90 nm procédé zal in de D1C-productiefaciliteit
worden opgevoerd naar hoge productievolumes en begin volgend jaar van daaruit worden overgebracht naar andere 300 mm productiefaciliteiten.
Intel verwacht het 90 nm procédé in 2003 in drie 300 mm waferfabrieken te kunnen gebruiken. Een van de eerste commerciële chips die met behulp van dit procédé zal worden vervaardigd, is de processor die momenteel bekend is onder de codenaam 'Prescott'. Deze processor is de opvolger van de huidige Pentium 4 en zal in de tweede helft van 2003 geïntroduceerd worden.
Meer informatie is te vinden op Intel's Silicon Showcase, op
www.intel.com/research/silicon/
Bron: Intel
