Bağlamda:2nm işlem düğümüne yaklaşırken, Moore Yasası’nın zaten yavaş olan ilerlemesini daha da yavaşlatabilecek bazı engeller ortaya çıkıyor. Zorluklardan biri, performans kazanımlarını aşındırmadan bakır kablolama kullanarak on milyarlarca küçük transistöre gücün nasıl verimli bir şekilde dağıtılacağıdır. Şimdi, yarı iletken üretim ekipmanının büyük bir tedarikçisi olan Applied Materials, cevabı bulduğuna inanıyor.
Geçtiğimiz hafta Applied Materials, bakır kablolamanın 2nm ve daha küçük boyutlara kadar ölçeklenmesini, aynı zamanda elektrik direncinin azaltılmasını ve yongaların 3D istifleme için güçlendirilmesini sağlayacak şekilde tasarlanmış en son malzeme mühendisliği çözümlerini kamuoyuna duyurdu.
Şirketin Black Diamond düşük-k dielektrik malzemesi 2000’li yılların başından beri sunulmaktadır. Elektrik tüketimini artıran ve elektrik sinyalleri arasında parazite neden olan elektrik yüklerinin birikmesini azaltmak için tasarlanmış özel bir sinema ile bakır telleri çevreler.
Applied Materials, asgarî k değerini daha da düşüren ve bakır kablolamanın 2 nm düğüme ölçeklenmesini sağlarken aynı zamanda mekanik dayanıklılığı da artıran geliştirilmiş bir Black Diamond sürümüyle karşımıza çıktı. Mekanik dayanıklılık, çip üreticilerinin birden fazla mantık ve bellek yongasını dikey olarak istiflemeye çalışması nedeniyle kritik bir özellik.
Ancak boyutlar küçüldükçe bakır kablolamayı ölçeklendirmek de bir başka büyük zorluktur. Günümüzün en son teknoloji mantık yongaları, önce dielektrik malzemeye hendekler kazınarak ve ardından bakır göçünü önlemek için ultra ince bir bariyer tabakası biriktirilerek oluşturulan 60 milden fazla bakır teli paketleyebilir. Son bakır birikimi kalan alanı doldurmadan önce bakır yapışmasına yardımcı olmak için bir astar tabakası aşağıya iner.
Sorun şu ki, 2nm boyutlarında ve altında, bariyer ve astar katmanları mevcut hendek hacminin giderek daha büyük bir yüzdesini tüketiyor, yeterli bakır dolgusu için çok az yer bırakıyor ve yüksek direnç ve güvenilirlik sorunları riski taşıyor. Applied Materials bu ikilemi bu yepyeni malzeme karışımıyla çözdü.
En son Entegre Malzeme Çözümleri (IMS), rutenyum ve kobaltın sektörde ilk kez bir araya getirilerek ultra ince 2 nm ikili metal astar oluşturması da dahil olmak üzere altı farklı çekirdek teknolojisini tek bir yüksek vakumlu sistemde birleştiriyor. Bu, önceki nesillere kıyasla astar kalınlığında %33’lük bir azalmaya olanak tanırken aynı zamanda kusursuz, boşluksuz bakır yapışması ve yeniden akış için yüzey özelliklerini de iyileştiriyor. Sonuç, performansı artırmak ve güç sızıntısını azaltmak için çip kablolamasında %25’e kadar daha düşük elektrik direncidir.
Applied Materials, tüm önde gelen mantık çipi üreticilerinin 3nm çip üretimi için rutenyum CVD teknolojisine sahip yeni bakır bariyer tohum IMS’sini benimsediğini ve 2nm düğümlerinin de bunu takip etmesinin beklendiğini iddia ediyor.
Şirket ayrıca, çip kablolama çözümleri için toplam hizmet verilen pazarın, bugün itibarıyla 100.000 yonga başına yaklaşık 6 milyar dolardan, arkadan güç dağıtım planlarının tanıtılmasıyla birlikte 7 milyar doların üzerine çıkacağını tahmin ediyor.