imec 总裁：“摩尔定律永远不会结束”

　　近期，比利时微电子研究中心imec，在东京举办了“imec Technology Forum 2022（ITF Japan 2022）”。本次主题为“驱动半导体未来”，imec总裁Luc Van den hove做了题为“Deep Tech: A Roadster (Guidepost) for the Challenges of the 21st Century”的主题演讲。imec 逻辑器件副总裁 J. Ryckaert 做了题为“Logic Roadmap Evolving from DTCO to STCO”的技术讲座，并介绍了imec关于未来半导体方向的最新版路线图。

　　Luc Van den hove 的演讲题目 Deep tech 指的是“有能力解决世界问题的深度技术”和“科学发现和创新”。最近的关注是指基于先进技术解决对世界产生重大影响的问题而努力。DTCO是指电路图形设计和工艺技术的设计、技术协同优化，STCO是指半导体集成系统配置、电路图形设计和工艺技术的协同优化。

　　在imec，我们专注于医学应用研究，包括PCR测试，各种传感器的医疗保健，基因组分析和疫苗生产在线测试，利用半导体技术的呼气PCR测试，在疫苗生产中，以“享受更好的生活（研究）”为口号，Luc Van den hove总裁说，因此，基于摩尔定律的半导体小型化是必然的。半导体技术所带来的深度技术为应对人类的巨大挑战提供了至关重要的颠覆性创新。例如，为了应对当前和未来的挑战，世界需要医学的变革。

　　许多病毒学家认为：现在需要采取行动为未来做好准备。利用最新的技术进步，我们可以从根本上改变医疗保健，保护世界免受未来的不利变化。医疗将数字化，并取得重大进展，包括生产分散、低成本的个性化药品和疫苗。然而，要取得这些重要进展，仍有许多挑战。随着摩尔定律使半导体行业能够应对不断增长的计算和存储挑战，医疗转型需要处理和分析呈指数级增长的数据量，并且需要大量的计算能力。

　　此外，医疗保健只是许多依赖于数据呈指数级增长的新应用领域之一。为了实现这一目标，需要比过去几十年更积极的扩展半导体路线图。imec 提出了如何继续实现更高性能半导体技术的路线图，并将继续成为世界第一。我们还决心在半导体技术、系统和应用层面进行联合创新，利用材料科学、生物医学、制药和人工智能等众多领域的专业知识，利用核心半导体专业知识实现深度技术创新。

　　在他的演讲中，他反复说“摩尔定律不会停止。”可以看出，imec通过将尖端半导体技术应用于医疗等应用领域，展现了继续引领微型化、为世界做出贡献的决心。

　　高NA（=0.55）EUV光刻是2nm工艺后必不可少的技术驱动因素，旨在与ASML合作，建立高NA EUV实验室，并尽早投入实际应用（图1）。没有imec/ASML的最新EUV技术，不可能开发小于2nm的工艺，因此正在考虑与两家公司建立技术联盟。

　　

　　imec 的逻辑器件副总裁 J.Ryckaert 展示了 imec 到 A2 工艺（2036 年商业化）的路线图，相当于 2（=0.2nm）。

　　

　　图2.A2 工艺路线图对应 2 (=0.2nm)

　　晶体管结构会从现在的 FinFET 变成 GAA（gate all-around），从 N2（2nm）工艺开始，但是从 A14（1.4nm）工艺开始变成类似于餐具形状的 FS（叉片）结构。此外，从A1（1nm）工艺开始，nMOS和pMOS垂直堆叠的CFET结构将被取代。

　　除了 FEOL 中晶体管结构的演进，多层布线结构和材料也将在 BEOL 中演进。过去，从半导体芯片的正面向晶体管供电，但从N2工艺开始，从背面供电，通过用晶体管填充正面的空白空间，形成BSPDN工艺， 增加了集成度，正在开发中。此外，正在探索新的布线材料以替代随着超小型化而电阻迅速增加的Cu（铜）。

　　N2工艺后晶体管密度增加曲线（图2）预计会变得越来越慢，但弥补这一点并增加单位面积集成度的方法是3D封装（图3）。

　　

　　图3.异构 3D 的实现。各种技术，例如高密度晶圆到晶圆键合、高带宽硅中介层/桥接、中介层上的芯片到晶圆小芯片和先进封装

　　Ryckaert 强调，STCO（图 4）是集成系统配置、电路设计和工艺技术的同步优化，未来将有必要进一步推进摩尔定律。特别是，为了实现具有各种小芯片的 3DIC，必须同时优化从集成系统到工艺技术的所有内容。

　　

　　图4.STCO 概念。进一步推进摩尔定律需要同时优化集成系统配置、电路设计和工艺技术。

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