Прорывы IBM в 7-нм BEOL-технологии: EUV-литография и кобальтная металлизация двигают чипы нового поколения

Д-р Грисельда Бонилья возглавляет команду передовых BEOL-интерконнектов IBM Research, управляя прорывами, поднимающими отраслевую лидирующую технологию накристаллических интерконнектов (BEOL). Мы поговорили с ней перед выступлением команды на конференции IITC/AMC в Сан-Хосе, Калифорния, на этой неделе.

Во-первых, расскажите, почему 7-нм технология — такой большойdeal.

Грисельда Бонилья: 7-нм узел — линчпин для систем нового поколения — облаков, больших данных, когнитивных вычислений, мобильных. После инвестиций $3 млрд в 2014 и сотрудничества с штатом Нью-Йорк, GLOBALFOUNDRIES и Samsung, наши инновации в материалах, инструментах и процессах могут дать до 50% буста энерго-производительности для этих платформ. Достижение 7-нм вехи через новые материалы и EUV-литографию — сильный индикатор этого потенциала.

Какая была ваша роль в прорывном тест-чипе 7-нм узла прошлого года?

GB: Я управляла большой кросс-функциональной командой, определившей и разработавшей новую надежную интерконнект-технологию на питче 36 нм.

Как шел прогресс с тех пор?

GB: Путь был волнующим. Масштабирование BEOL остается серьезным вызовом для современных CMOS-узлов, включая 7-нм, который мы толкаем. Фокус на back-end-of-line интерконнектах, связывающих транзисторы, конденсаторы, резисторы и более. Медная проводка, с которой мы работаем, теперь менее 1/20 размера оригинальных Cu-интерконнектов, введенных почти два десятилетия назад. Впервые мы продемонстрировали агрессивно масштабированные интерконнекты с использованием экстремально-ультрафиолетовой (EUV) литографии, предлагающей беспрецедентную гибкость в дизайне схем — критичное преимущество, пока другие паттернинг-техники становятся все более сложными и ограничивающими.

Расскажите о конференции IITC/AMC. Что вы представляете и почему это место для введения вашей работы?

GB: IITC/AMC — премьерное собрание для BEOL-исследований, собирающее лидеров индустрии и академию для обмена последними достижениями. Нас пригласили выступить с двумя докладами: «7-нм BEOL технология» и «BEOL Design Technology Co‑Optimization для Beyond 7-нм технологии». Мой коллега, д-р Тео Стандаерт, возглавляет команду, написавшую нашу статью по 7-нм BEOL, и отвечает за определение и валидацию интерконнект-решений для будущих узлов. Кроме того, мы представили шесть contributed talks и четыре постера, охватывающих ключевые метрики BEOL-производительности, новые методы интеграции и материалов. IBM Research Alliance завоевала больше всего статей и докладов на этом году конференции.

Расскажите больше об Альянсе. Как GLOBALFOUNDRIES, SUNY Polytechnic Institute и другие партнеры внесли вклад?

GB: Эти коллаборации фундаментальны. Они позволяют исследовать передовые BEOL-инновации через уникальное сочетание глубокой исследовательской экспертизы IBM, производственной мощи GLOBALFOUNDRIES и Samsung, и академической инновации и лидерства SUNY Poly.

Крупный план тест-чипа IBM 7-нм узла, произведенного в SUNY Poly CNSE в Олбани, штат Нью-Йорк. (Darryl Bautista/Feature Photo Service for IBM)

SiGe канальный материал и EUV-литография были определены как прорывы прошлого года. Какие новые дополнительные материалы или техники применяются сейчас?

GB: Мы подсвечиваем кобальтную металлизацию на контактном уровне, вместе с техническими инновациями, необходимыми для достижения надежного BEOL-интерконнекта на этих агрессивных размерах.

Что эти достижения означают для способности массово производить 7-нм чип?

GB: Они позволяют масштабирование интерконнектов продолжиться в 7-нм узел с доказанным выходом и надежностью. Мы представим отраслевую первую полную оценку прорывных контактных/локальных интерконнектных металлургий, нацеленных на 2,5-кратное снижение контактного сопротивления — критично для преодоления серьезного бутылочного горлышка производительности, создаваемого высоким сопротивлением в 10-нм и 7-нм CMOS ULSI.

Каково значение прорыва в локальных интерконнектах?

GB: Это первая смена контактной металлургии со времен зарождения дамасценного процесса — аддитивной техники создания Cu-интерконнектов — почти 25 лет назад. Это достижение пивотально для 7-нм технологии, предлагая осязаемый путь к митигации потерь производительности, ассоциированных с традиционными вольфрамовыми контактами.