Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1091051), страница 3

Файл №1091051 Диссертация (Развитие методов сканирующей зондовой микроскопии для диагностики электрофизических параметров элементов хранения энергонезависимой памяти) 3 страницаДиссертация (1091051) страница 32018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Минимизацияэлементов ЗУ и возможности их масштабирования приобретают все большуюактуальность. В данной главе будет представлен обзор современного состоянияиндустриимикроэлектроники,рассмотренытенденцииееразвитияипредставлены результаты анализа современной элементной базы ЗУ.1.1 Современное состояние индустрии микроэлектроники1.1.1 Тенденции развития рынка микроэлектроникиНа протяжении последних 20 лет производство изделий микроэлектроникиразвивается впечатляющими темпами.

На сегодняшний день около 90% всехинновационныхтехнологийоснованонамикроэлектронныхрешениях.Полупроводниковые устройства все больше интегрируются в повседневнуюдеятельность человека. По данным аналитического агентства Gartner объем рынкамикроэлектроники за 2011 год составил 285.8 миллиардов $ [1].

К заявленномупериодусущественно(Рисунок 1.1).возросланоменклатуравыпускаемыхизделий121%ЗИС/Специализированные ИССенсоры20%Аналоговые устройства28%Дискретные устройства5%Транзисторы\диодыМикропроцессоры14%5%Микроконтроллер5%21%Память1%Оптоэлектронные устройстваРисунок 1.1 – Состояние мирового рынка микроэлектроники за 2011 год [1-5]Анализ мирового рынка полупроводниковых изделий в период с 2010 по2014 год показал динамику его роста на 35% (Рисунок 1.2) [1-5].2010259,7285,82011201220132014325,4313,3349,4Мировой рынок полупроводниковых изделий (млрд $)Рисунок 1.2 – Динамика роста мирового рынка полупроводниковых изделий с2010 по 2014 год [5]Сегодняочевиднымстановится,чтофункциональныевозможностиклассической микроэлектроники достигают своего предела.

Только с внедрениемсовершенно новых технологий возможен дальнейший прогресс в вычислительныхмощностях. За последние 15 лет характеристики основных технологическихпараметров ИМС претерпели существенные изменения (Таблица 1.1) [4].13Таблица 1.1 – Динамика изменений основных параметров ИМС [4,5]ГодТопологическая норма (нм)Напряжение (В)Количество транзисторов на кристалле(млн. шт.)Количество слоевУсредненный размер проводника (нм)I/O сигналыЧастота (ГГц)Максимальная мощность (Вт)20011301.1-1.22004901-1.22007650.7-1.12010450.6-12013320.5-0.92015220.4-0.91933857731564309261848-10450102416841309-132751024399016010-141951024673919010-1413512801151121810-159514081934825111-15651472287512881.1.2 Технологические особенности производства современных ИМСВ последней опубликованной к настоящему времени маршрутной картеInternational Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) – 2013 уровниежегодно достигаемых минимальных размеров элементов и критерии ихмасштабирования прогнозируются до 2028 года.

Согласно ITRS-2013, пределоммасштабированиястанутминимальныеразмерыэлементовклассическихМДП-структур, составляющие 11–22 нм [6].Процесс развития полупроводниковой элементной базы приведен напримеретехнологическихрешенийлидеровполупроводниковойпромышленности (Таблица 1.2).Таблица1.2–Полупроводниковаяэлементнаябазаведущихпроизводителей ИМС [7-10]ТехнологияIntelSamsungTSMCGlobal FoundriesГодаIntel/Samsung идр.SiGeтранзисторHigh-k MetalGate-транзисторвторое поколениеHigh-k Metal GateTri-Gateвторое поколениеTri-Gate90 нм65 нм65 нм65 нм45 нм32 нм32 нм32 нм32 нм28-20 нм28-20 нм28-22 нм22 нм14 нм16 нм14 нм15 нм10 нм10 нм10 нм2004/20072007/20112010/20112012/20152014/2016Рассмотрены примеры основных технологических решений производстватранзисторов ведущих мировых компаний Intel и Samsung (Рисунок 1.3,1.4).14Рисунок 1.3 – Основные виды современных транзисторов [11-16]На ряду с вышеперечисленными компаниями одним из мировых лидеровмикроэлектроники является фирма Taiwan Semiconductor Manufacturing Company(TSMС)–крупнейшийконтрактныйпроизводительполупроводниковыхмикросхем, на долю которого приходится 48,8 % мирового рынка [17].Рисунок 1.4 – Транзистор компании Intel выполненный по технологии 45 нм15Основными технологиями в настоящее время являются:Транзистор с внедрением SiGe (SiGe-transistor)ПрименениеSiGeканалаувеличиваетскоростныехарактеристикитранзистора за счет более высокой подвижности дырок (Рисунок 1.5).Рисунок 1.5 – МОП транзистор с SiGe каналомВ чипах с топологической нормой 65 нм толщина слоя, изолирующегозатвор транзистора от канала, сократилась до 1,2 нм, т.е.

до 5 атомов.Масштабировать подзатворный изолятор дальше становится невозможным [18].Транзистор с применением изолятора с высокой диэлектрическойпроницаемостью и металлическим затвором (High-k Metal Gate-transistor)Чтобы перейти на норму в 45 нм, потребовалось заменить в подзатворномизоляторедиоксидкремниянаматериалсвысокойдиэлектрическойпроницаемостью (High-K), что позволило уменьшить ток утечки. МатериалыHigh-K плохо сочетаются с поликристаллическим кремнием, из которогоизготавливался затвор. Для решения проблемы сочетания материалов затворстали изготавливать из металлического сплава Al и Ti. За счет использования слояоксинитрида кремния-гафния толщиной 3 нм в технологическом процессе 45 нмудалось уменьшить утечку тока в 200 раз.

Сопротивление металлического затвораниже сопротивления поликристаллического кремния, что ускоряет переключениетранзистора [19]. Для борьбы с токами утечки и улучшения подпороговой вольтамперной характеристики транзистора существуют и другие технологическиерешения:а) Транзистор, построенный с использованием технологии «кремний наизоляторе» с частично обедненным каналом (Partially Depleted SOI, PDSOI).16а)б)Рисунок 1.6 – Транзисторы, построенный с использованием технологии «кремнийна изоляторе»Исток и сток вместе с разделяющим их каналом перенесены с кремниевойподложки на слой оксида (Рисунок 1.6(а)). В таких транзисторах наблюдаетсяэффект плавающего напряжения (Floating Body), оказывающий электрическоевлияние на инверсионный слой и ухудшающий подпороговую кривую [20].б) Транзистор с полностью обедненным каналом (Fully Depleted SOI,FDSOI) (Рисунок 1.6(б)).

Токи утечки между истоком и стоком транзистора приэтом устранить удается полностью. Отсутствует эффект плавающего напряжения.Но для данной технологии необходимы пластины с чрезвычайно тонким слоемизолятора, что влечет удорожание производства на 10%. Существует такжевтороепоколениеHigh-kMetalGateтранзисторовсулучшеннымихарактеристиками по току утечки и масштабируемости за счет новых сплавовметаллов и внедрения новых диэлектрических материалов [21].Тройной затвор (Tri-Gate)На схеме транзистора Tri-gate (Рисунок 1.7) видно, что на кремниевойподложке (Silicon Substrate), отделенной от металлического затвора (Gate) слоемизолятора (Oxyde), появилось высокое вертикальное ребро (Silicon Finкремниевый плавник).

Затвор окружает это ребро с трех сторон. В местахсоприкосновения затвора с кремниевым плавником присутствует подзатворныйдиэлектрик High-K (на схеме обозначен желтым). По обе стороны от затвора в17ребре путем легирования создаются исток и сток. Область между ними,вследствие малой толщины ребра, становится полностью обедненной.

Фактическитакой транзистор можно считать имеющим не один, а три затвора – по бокам исверху ребра, отсюда и происходит его название Tri-gate.Рисунок 1.7 – Tri-gate транзисторПреимуществом Tri-gate транзистора является устраненный ток утечки засчетполностьюобедненногоканала,чтоприблизилоподпороговуюхарактеристику к идеальной и позволило повысить скорость переключениятранзистора.

Так же возросло, по сравнению с планарным транзистором,поперечное сечение инверсионного слоя (на схеме – красный). Как следствие,транзистор способен пропускать больший ток, или при том же токе уменьшаетсяего плотность вместе с соответствующим током утечки в затвор. В отличие отFDSOI, технология Tri-gate значительно дешевле в производстве – себестоимостьтранзисторов возрастает всего на 2-3% [22].Проведен анализ распределения ИС с различными топологическиминормами в общем объёме микроэлектронной продукции по состоянию на 2013 год(Рисунок 1.8) [21].18≤ 28 нм11%>0,13мкм - ≤ 0,18 мкм21%0,13 мкм17%90 нм19%17%7%8%65 нм40/45 нм>0,18 мкмРисунок 1.8 – Распределение ИС по топологическим нормам [2,4,5,17,22]По данным ITRS-2013, через 5-10 лет стоит ожидать появления приборовработающих на совершенно новых физических принципах [23].1.1.3 Перспективные технологические решения в микроэлектроникеК концу периода, заявленного ITRS-2013, 2D масштабирование достигнетфундаментальных ограничений.

В отношении логики и запоминающих устройствизучают возможность использования вертикального масштабирования (3D),которое реализуется посредством межкремниевых соединений (TSV – Throughsilicon via) (Рисунок 1.9) [24].Рисунок 1.9 – Основные виды 3D-масштабирования [24]19Значительная часть исследований в настоящее время сосредоточена наматериалах III-V группы и особенно Ge (Таблица 1.3) [25-27].Таблице 1.3 – Перспективные полупроводникиШириназапрещеннойзоныСвойстваАрсенидгаллия (GaAs)1,424 эВРабочая частота может превышать600ГГцФосфидиндия (InP)1,34 эВМолибденит(MoS2)1,8 эВМатериалМикроэлектроникаОбласть примененияДиэл.

Характеристики

Список файлов диссертации

Развитие методов сканирующей зондовой микроскопии для диагностики электрофизических параметров элементов хранения энергонезависимой памяти
Документы
Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6381
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее