Según la Hoja de ruta tecnológica internacional para semiconductores , el proceso de 45 nm es un nodo de tecnología MOSFET que se refiere al paso medio promedio de una celda de memoria fabricada alrededor del período 2007-2008.
Matsushita e Intel comenzaron a producir en masa chips de 45 nm a finales de 2007, y AMD comenzó la producción de chips de 45 nm a finales de 2008, mientras que IBM , Infineon , Samsung y Chartered Semiconductor ya han completado una plataforma de proceso común de 45 nm. A finales de 2008, SMIC fue la primera empresa de semiconductores con sede en China en pasar a 45 nm, tras haber obtenido la licencia para el proceso masivo de 45 nm de IBM. En 2008, TSMC pasó a un proceso de 40 nm.
Muchos tamaños de características críticas son más pequeños que la longitud de onda de la luz utilizada para la litografía (es decir, 193 nm y 248 nm). Se utiliza una variedad de técnicas, como lentes más grandes, para crear características por debajo de la longitud de onda. También se han introducido patrones dobles para ayudar a reducir las distancias entre elementos, especialmente si se utiliza litografía seca. Se espera que se modelen más capas con una longitud de onda de 193 nm en el nodo de 45 nm. Se espera que continúe el movimiento de capas previamente sueltas (como Metal 4 y Metal 5) de 248 nm a 193 nm de longitud de onda, lo que probablemente aumentará aún más los costos, debido a las dificultades con los fotoprotectores de 193 nm .
Dieléctrico de alto κ
Inicialmente, los fabricantes de chips expresaron su preocupación por la introducción de nuevos materiales de alto κ en la pila de compuertas, con el fin de reducir la densidad de corriente de fuga . Sin embargo, a partir de 2007, tanto IBM como Intel anunciaron que tenían soluciones de puerta metálica y dieléctrica de alto κ, lo que Intel considera un cambio fundamental en el diseño de transistores . [1] NEC también ha puesto en producción materiales de alto κ.
Demostraciones de tecnología
- En 2004, TSMC demostró una celda SRAM de 45 nm de 0,296 micrómetros cuadrados . En 2008, TSMC pasó a un proceso de 40 nm. [2]
- En enero de 2006, Intel demostró una celda SRAM de nodo de 45 nm y 0,346 micrómetros cuadrados .
- En abril de 2006, AMD demostró una celda SRAM de 45 nm de 0,370 micrómetros cuadrados.
- En junio de 2006, Texas Instruments presentó por primera vez una celda SRAM de 45 nm de 0,24 micrómetros cuadrados, con la ayuda de litografía de inmersión .
- En noviembre de 2006, UMC anunció que había desarrollado un chip SRAM de 45 nm con un tamaño de celda de menos de 0,25 micrómetros cuadrados utilizando litografía de inmersión y dieléctricos de bajo κ .
- En 2006, Samsung desarrolló un proceso de 40 nm. [3]
Los sucesores de la tecnología de 45 nm son las tecnologías de 32 nm , 22 nm y luego 14 nm .
Introducción comercial
Matsushita Electric Industrial Co. inició la producción en masa de circuitos integrados de sistema en un chip (SoC) para equipos de consumo digitales basados en tecnología de proceso de 45 nm en junio de 2007.
Intel lanzó su primer procesador de 45 nm, la serie Xeon 5400, en noviembre de 2007.
Muchos detalles sobre Penryn aparecieron en el Foro de desarrolladores Intel de abril de 2007 . Su sucesor se llama Nehalem . Los avances importantes [4] incluyen la adición de nuevas instrucciones (incluida SSE4 , también conocida como Nuevas Instrucciones de Penryn) y nuevos materiales de fabricación (sobre todo un dieléctrico a base de hafnio ). El proceso de 45 nm de Intel tiene una densidad de transistores de 3,33 millones de transistores por milímetro cuadrado (MTr/mm2). [5]
AMD lanzó sus procesadores Sempron II , Athlon II , Turion II y Phenom II (en orden generalmente creciente de rendimiento), así como los procesadores Shanghai Opteron que utilizan tecnología de proceso de 45 nm a finales de 2008.
La Xbox 360 S , lanzada en 2010, tiene un procesador Xenon fabricado en un proceso de 45 nm. [6]
El modelo PlayStation 3 Slim introdujo Cell Broadband Engine en un proceso de 45 nm. [7]
Ejemplo: proceso de 45 nm de Intel
En IEDM 2007, se revelaron más detalles técnicos del proceso de 45 nm de Intel. [8]
Dado que aquí no se utiliza litografía de inmersión, el modelado litográfico es más difícil. Por lo tanto, se utiliza explícitamente un método de doble patrón de corte de línea para este proceso de 45 nm. Además, se introduce por primera vez el uso de dieléctricos de alto κ para abordar los problemas de fugas en la puerta. Para el nodo de 32 nm , Intel comenzará a utilizar la litografía de inmersión .
- Paso de puerta de 160 nm (73% de la generación de 65 nm)
- Paso de aislamiento de 200 nm (91% de la generación de 65 nm) que indica una desaceleración del escalamiento de la distancia de aislamiento entre transistores
- Uso extensivo de puertas falsas de metal de cobre y falsas [9]
- Longitud de puerta de 35 nm (igual que la generación de 65 nm)
- Espesor de óxido equivalente a 1 nm, con capa de transición de 0,7 nm
- Proceso de última compuerta utilizando polisilicio ficticio y compuerta metálica damasquinada
- Escuadrado de los extremos de la puerta usando un segundo recubrimiento fotorresistente [10]
- Nueve capas de óxido dopado con carbono y Cu se interconectan , siendo la última una gruesa capa de "redistribución"
- Contactos con forma más de rectángulos que de círculos para interconexiones locales
- Embalaje sin plomo
- Corriente de accionamiento nFET de 1,36 mA/μm
- Corriente de accionamiento pFET de 1,07 mA/μm, 51 % más rápida que la generación de 65 nm, con mayor movilidad de orificios debido al aumento del 23 % al 30 % de Ge en los factores estresantes de SiGe integrados
En una ingeniería inversa de Chipworks de 2008, [11] se reveló que los contactos de la zanja se formaron como una capa "Metal-0" en tungsteno que sirve como interconexión local. La mayoría de los contactos de trinchera eran líneas cortas orientadas paralelas a las compuertas que cubrían la difusión, mientras que los contactos de compuerta eran líneas aún más cortas orientadas perpendicularmente a las compuertas.
Recientemente se reveló [12] que tanto el microprocesador Nehalem como el Atom usaban celdas SRAM que contenían ocho transistores en lugar de los seis convencionales, para adaptarse mejor al escalamiento de voltaje. Esto resultó en una penalización de área de más del 30%.
Procesadores que utilizan tecnología de 45 nm
- Matsushita lanzó el Uniphier de 45 nm en 2007. [13]
- Procesadores Intel Wolfdale , Wolfdale-3M , Yorkfield , Yorkfield XE y Penryn vendidos bajo la marca Core 2 .
- Procesadores Intel Core i3, i5 e i7 de primera generación como Clarksfield , Bloomfield y Lynnfield .
- Diamondville y Pineview son núcleos Intel con Hyper-Threading vendidos bajo la marca Intel Atom .
- Procesadores de cuatro núcleos AMD Thuban ( Phenom II ), Callisto, Heka, Propus, Deneb, Zosma ( Phenom II ) y Shanghai ( Opteron ), procesadores de doble núcleo Regor ( Athlon II ) [1], Caspian ( Turion II ) móvil de doble núcleo procesadores.
- El procesador Xenon en el modelo Xbox 360 S.
- Sony/Toshiba Cell Broadband Engine en el modelo PlayStation 3 Slim – Septiembre de 2009.
- Samsung S5PC110, también conocido como Hummingbird .
- Texas Instruments OMAP series 3 y 4.
- IBM POWER7 y z196
- Serie Fujitsu SPARC64 VIIIfx
- La CPU IBM " Expresso " de Wii U.
Referencias
- ^ "IEEE Spectrum: la solución High-k". Archivado desde el original el 26 de octubre de 2007 . Consultado el 25 de octubre de 2007 .
- ^ "Tecnología de 40 nm". TSMC . Consultado el 30 de junio de 2019 .
- ^ "Historia". Samsung Electronics . Samsung . Consultado el 19 de junio de 2019 .
- ^ "Informe sobre mejoras de la serie Penryn" (PDF) . Intel. Octubre de 2006.
- ^ "Revisión profunda de Cannon Lake de 10 nm y Core i3-8121U de Intel".
- ^ "La nueva Xbox 360 se hace oficial a $ 299, se envía hoy, parece angular y siniestra (¡video práctico!)". AOL Engadget. 14 de junio de 2010. Archivado desde el original el 17 de junio de 2010 . Consultado el 11 de julio de 2010 ..
- ^ "Sony responde a nuestras preguntas sobre la nueva PlayStation 3". Ars Técnica . 18 de agosto de 2009 . Consultado el 19 de agosto de 2009 ..
- ^ Mistry, K.; Allen, C.; Auth, C.; Beattie, B.; Bergstrom, D.; Bost, M.; Brasero, M.; Bühler, M.; Capellani, A.; Chau, R.; Choi, CH-H.; Ding, G.; Fischer, K.; Ghani, T.; Grover, R.; Han, W.; Hanken, D.; Hattendorf, M.; Él, J.; Hicks, J.; Huessner, R.; Ingerly, D.; Jain, P.; James, R.; Jong, L.; Joshi, S.; Kenyon, C.; Kuhn, K.; Puerro.; Liu, H.; Maíz, J.; McIntyre, B.; Luna, P.; Neirynck, J.; Pae, S.; Parker, C.; Parsons, D.; Prasad, C.; Tuberías, L.; Príncipe, M.; Ranade, P.; Reynolds, T.; Sandford, J.; Shifren, L.; Sebastián, J.; Seiple, J.; Simón, D.; Sivakumar, S.; Smith, P.; Tomás, C.; Troeger, T.; Vandervoorn, P.; Williams, S. y Zawadzki, K. (diciembre de 2007). "Una tecnología lógica de 45 nm con transistores de puerta metálica High-k+, silicio deformado, capas de interconexión de 9 Cu, patrón seco de 193 nm y embalaje 100% libre de Pb". Reunión internacional de dispositivos electrónicos IEEE 2007 . págs. 247-250. doi :10.1109/IEDM.2007.4418914. ISBN 978-1-4244-1507-6. S2CID 12392861.
- ^ Intel supera los límites de la litografía, parte II
- ^ "Proceso Intel de 45 nm en IEDM". Archivado desde el original el 2 de diciembre de 2008 . Consultado el 2 de septiembre de 2008 .
- ^ "análisis". Archivado desde el original el 2 de diciembre de 2008 . Consultado el 15 de marzo de 2008 .
- ^ SRAM 8T utilizada para Nehalem y Atom
- ^ "Panasonic comienza a vender un sistema LSI UniPhier de nueva generación". Panasonic . 10 de octubre de 2007 . Consultado el 2 de julio de 2019 .
enlaces externos
- Panasonic comienza la producción en masa de SoC de generación de 45 nm
- El proceso Intel de 45 nm está listo para funcionar
- ¿Intel pasará a 45 nm antes de lo esperado?
- Los fabricantes de chips se preparan para los obstáculos de fabricación
- Celda SRAM de nodo Intel de 45 nm
- Una actualización de AMD
- Discusión con barra diagonal sobre la denominación de procesos de n nm
- Tecnología de 45 nm de Intel
- Proceso Intel de 45 nm en IEDM
