Avanços da IBM em Tecnologia BEOL 7nm: Litografia EUV e Metalização de Cobalto Impulsionam Chips de Próxima Geração

A Dra. Griselda Bonilla atua como Gerente Sênior da equipe de Tecnologia de Interconexão BEOL Avançada da IBM Research, liderando avanços que elevam as soluções de interconexão on-chip (BEOL) líderes da indústria. Conversamos com ela antes das apresentações de sua equipe na Conferência IITC/AMC em San Jose, Califórnia, esta semana.

Por que a tecnologia 7nm é tão importante?

Griselda Bonilla: O nó de 7 nm é um eixo para sistemas de próxima geração — nuvem, big data, computação cognitiva e mobile. Após investimento de $3 bilhões em 2014 e colaborações com Estado de Nova York, GLOBALFOUNDRIES e Samsung, nossas inovações em materiais, ferramentas e processos podem entregar até 50% de aumento em desempenho-energia para estas plataformas. Alcançar o marco de 7 nm através de novos materiais e litografia EUV é um forte indicador desse potencial.

Qual foi seu papel no chip de teste do nó 7nm do ano passado?

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

Como tem sido o progresso desde o avanço do ano passado?

GB: A jornada tem sido empolgante. O escalonamento BEOL permanece um desafio formidável para nós modernos de CMOS, incluindo o nó de 7 nm que estamos impulsionando. Nosso foco tem sido interconexões back-end-of-line que ligam transistores, capacitores, resistores e mais. A fiação de cobre em que trabalhamos agora tem menos de 1/20 do tamanho das interconexões Cu originais introduzidas há quase duas décadas. Pela primeira vez, demonstramos interconexões agressivamente escalonadas usando litografia de ultravioleta extremo (EUV), oferecendo flexibilidade sem precedentes no design de circuitos — uma vantagem crítica à medida que outras técnicas de padrão se tornam cada vez mais complexas e restritivas.

Conte-nos sobre a Conferência IITC/AMC. O que estão apresentando e por que é o lugar para introduzir seu trabalho?

GB: A Conferência IITC/AMC é o principal encontro para pesquisa BEOL, reunindo líderes da indústria e acadêmicos para trocar os últimos avanços. Fomos convidados a dar duas palestras: "Tecnologia BEOL 7 nm" e "Co-otimização de Design e Tecnologia BEOL para Além de 7 nm". Meu colega, Dr. Theo Standaert, lidera a equipe que escreveu nosso paper de tecnologia BEOL 7 nm e é responsável por definir e validar soluções de interconexão para nós futuros. Além disso, apresentamos seis palestras contribuídas e quatro pôsteres cobrindo métricas-chave de desempenho BEOL, novos métodos de integração e materiais. A Aliança de Pesquisa IBM garantiu o maior número de papers e palestras na conferência deste ano.

Conte-nos mais sobre a Aliança. Como GLOBALFOUNDRIES, Instituto Politécnico SUNY e outros parceiros contribuíram?

GB: Essas colaborações são fundamentais. Elas permitem exploração de inovações BEOL de ponta através de uma combinação única da profunda expertise de pesquisa da IBM, proeza de manufatura da GLOBALFOUNDRIES e Samsung, e inovação acadêmica e liderança da SUNY Poly.

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

Material de canal SiGe e litografia EUV foram identificados como avanços no ano passado. Quais novos materiais ou técnicas complementares estão sendo empregados agora?

GB: Estamos destacando metalização de cobalto no nível de contato, junto com inovações técnicas necessárias para alcançar interconexão BEOL confiável nestas dimensões agressivas.

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

GB: Eles permitem que o escalonamento de interconexão continue no nó de 7 nm com rendimento e confiabilidade comprovados. Apresentaremos uma avaliação completa, inédita na indústria, de metalurgias inovadoras de contato/interconexão local, visando redução de 2,5 vezes na resistência de contato — crítica para superar o severo gargalo de desempenho imposto pela alta resistência em CMOS ULSI de 10 nm e 7 nm.

Qual a significância do avanço em interconexões locais?

GB: Marca a primeira mudança na metalurgia de contato desde o início do processamento damasceno — técnica aditiva que cria interconexões Cu — há quase 25 anos. Este avanço é crucial para tecnologia de 7 nm, oferecendo caminho tangível para mitigar perda de performance associada a contatos de tungstênio tradicionais.