Tecnologia de semicondutor avançada, um nanômetro por vez

A Dra. Griselda Bonilla é gerente sênior da equipe de Tecnologia de Interconexão BEOL Avançada da IBM Research, responsável por fornecer soluções inovadoras que avançam as tecnologias de interconexão on-chip (BEOL) líderes de mercado da IBM. Sentamos com ela antes de sua equipe dar duas palestras na Conferência IITC / AMC em San Jose, Califórnia, esta semana.

Em primeiro lugar, conte-nos um pouco sobre por que a tecnologia 7nm é tão importante.

Dr. Griselda Bonilla, Gerente Sênior da equipe de Tecnologia de Interconexão BEOL Avançada, IBM Research (Foto:NACME)

Griselda Bonilla: A tecnologia 7nm será crucial para os avanços futuros em uma série de plataformas e sistemas, incluindo computação em nuvem, big data, computação cognitiva e dispositivos móveis. Como parte de nosso investimento de US $ 3 bilhões em 2014 e aliança com o Estado de Nova York, GLOBALFOUNDRIES e Samsung, as técnicas e melhorias de escala que desenvolvemos podem resultar em uma melhoria de 50 por cento de energia / desempenho para esses sistemas de próxima geração. A conquista do nó de 7 nm que alcançamos, por meio de uma combinação de novos materiais, ferramentas e técnicas, é muito promissora.

Qual foi sua função no inovador chip de teste de nó de 7 nm do ano passado?

GB: Gerenciei uma grande equipe multifuncional que definiu e desenvolveu uma nova e confiável tecnologia de interconexão com pitch de 36 nm.

Como tem sido o progresso desde a descoberta do ano passado?

GB: Foi emocionante. O dimensionamento BEOL é um grande desafio para nós CMOS recentes, incluindo o 7nm em que estivemos trabalhando. Nós nos concentramos em interconexões de back-end-of-line que conectam dispositivos - transistores, capacitores, resistores e assim por diante - uns aos outros. A fiação de cobre (Cu) com a qual estamos trabalhando é inferior a 1/20 ^th o tamanho das interconexões Cu originais introduzidas há quase 20 anos. Demonstramos, pela primeira vez, interconexões em escala agressiva usando litografia ultravioleta extrema (EUV), o que permite flexibilidade nos projetos de circuito. Isso é significativo em parte porque outras abordagens de padronização são cada vez mais complexas e, portanto, impõem restrições aos projetos de circuito.

Conte-nos sobre a Conferência IITC / AMC. O que você está apresentando e por que este é o lugar para apresentar seu trabalho?

GB: A conferência é o principal encontro BEOL do ano. Os principais participantes industriais e acadêmicos se reúnem para compartilhar e discutir os últimos desenvolvimentos. Fomos convidados a dar duas palestras sobre a tecnologia BEOL 7nm e a co-otimização da tecnologia de design BEOL para além da tecnologia 7nm. Meu colega, Dr. Theo Standaert, é o autor principal de nosso artigo sobre a tecnologia BEOL de 7 nm. Sua equipe é responsável por definir e demonstrar soluções de interconexão para nós de tecnologia do futuro.

Também contribuímos com seis palestras e quatro pôsteres cobrindo as principais métricas de desempenho do BEOL e novos métodos e materiais de integração. A IBM Research Alliance é a que tem mais artigos e palestras na conferência deste ano.

Conte-nos mais sobre a Aliança. Como a GLOBALFOUNDRIES, o SUNY Polytechnic Institute e os outros parceiros contribuíram?

GB: Essas parcerias têm sido fundamentais. Eles ajudaram a permitir a exploração das mais recentes inovações do BEOL por meio de uma colaboração exclusiva da profunda experiência em pesquisa da IBM, a habilidade de desenvolvimento e fabricação da GLOBALFOUNDRIES e Samsung,

Close-up do chip de teste IBM 7nm node produzido na SUNY Poly CNSE em Albany, NY. (Darryl Bautista / Feature Photo Service para IBM)

e a inovação acadêmica e liderança da SUNY Poly.

O material do canal SiGe e a litografia EUV foram apontados como avanços no ano passado. Quais são os novos materiais ou técnicas complementares sendo empregados agora?

GB: Planejamos destacar a introdução da metalização de cobalto no nível de contato e os detalhes técnicos das inovações necessárias para fazer uma interconexão BEOL confiável nessas dimensões realmente empolgantes e agressivas.

O que esses avanços significam em termos de ser capaz de produzir em massa um chip de 7 nm?

GB: Eles permitem que o escalonamento de interconexão continue até o nó de tecnologia de 7 nm, com rendimento e confiabilidade comprovados. Apresentaremos uma avaliação completa e inédita do setor de metalurgia de contato de ruptura / interconexão local, com o objetivo de reduzir a resistência de contato de ruptura - cerca de 2,5 vezes menor. Essas resistências altas emergiram como limitadores de desempenho severos para integração de escala ultra-grande CMOS de ponta (ULSI) em nós de tecnologia de 10nm e 7nm.

Qual é a importância da descoberta das interconexões locais?

GB: Fizemos a primeira mudança na metalurgia de contato desde o início do processamento de damasceno - uma técnica de processamento aditiva única usada para formar as interconexões de cobre, análoga às técnicas de incrustação de metal usadas na Idade Média - cerca de 25 anos atrás. Essa mudança será crítica para a tecnologia de nó de 7 nm, uma vez que fornece um caminho real para mitigar a perda de desempenho com o metal tradicional - tungstênio.