业界苦苦探索取代CMOS之道,半导体产业的下一个“伟大事件”呼之欲出!

2007-10-29 08:30:22来源: 电子工程专辑

半导体产业正在迈向新的征程,研究人员一直在苦苦寻觅下一个“伟大事件”,但那个伟大的事件究竟是什么?还有待辩论。

“在半导体技术行业中,我们已经到了我们现在需要着手工作以期在未来的10年中领先于摩尔定律的时候,”IBM公司的高级副总裁兼研究总监John Kelly说,他的一席话揭开了由半导体行业协会最近赞助的展望未来的活动。

Kelly是SIA董事会成员,他认为2007年是纳米时代的导入之年,每个芯片上可以集成10亿以上的三极管。相比而言,从1970到1990是蚀刻时代,每个芯片能够集成1000只三极管;而从1990至今是材料科学时代,每个芯片能够集成100万只三极管。“我们当然不能单枪匹马完成,”Kelly说,与此同时,他指出材料技术的突破一直没有列在IBM Research的缩减清单上。

“我们需要一种健康的行业合作气氛以及工业、大学与政府实验室之间的竞争,以寻找新的计算要素作为CMOS缩放方法的终结,”SIA总裁George Scalise说,“真正的纳米时代就在这里。”

由Semiconductor Research公司(SRC)与美国商业部国家标准和技术协会(NIST)结成的伙伴关系就是这种合作/竞争的三重计划的关键例子。这个合作伙伴关系支持纳米电子的研究,其目标是寻找替代CMOS的技术。CMOS技术已经驱动全球计算机达30多年,但是,可能在未来10年达到其技术极限。该计划就是要证明未来5到10年的下一代技术的可行性。NIST将为此努力投入276万美元,这笔投资通过与行业基金结合起来,将提供接近400万美元的新研究津贴。该合作伙伴关系的目标是在5年内提供1850万美元,投资由纳米电子研究倡议(NRI)组织鉴别的各种各样的高优先级的研究项目,NRI协调整个国家的主要大学在纳米电子领域的研究。NIST与NRI之间的协作将直接对NRI的主要目标做出贡献:在2020年及以后,开发出能够取代传统的CMOS FET的电子元器件

由NRI建立的三个主要研究中心分别是:美国西部纳米电子协会(WIN); 纳米电子发现和探索协会(Index); 以及纳米电子西南研究院(SWAN)。其中,加入SWAN的6家公司分别是AMD、飞思卡尔半导体、IBM、英特尔、美光科技及德州仪器。例如,Index的使命是发现和证明纳米级计算器件,以集成到简单的集成电路之中,从而延长摩尔定律以上的CMOS极限。

NIST的研究人员专注于先进的测量科学。它们的专门技术有助于制成最先进的现有和未来的芯片技术所需要的可能超精密的工程和制造。作为与NRI合作伙伴的组成部分,NIST的职员也将在无数的领域贡献他们的专门技术,这对于鉴别用于纳米电子的新材料是至关重要的。

位于纽约州Albany的纳米级科学和工程大学(CNSE)就是非常专注于寻找测量纳米级器件的度量衡解决方案的关键大学之一。最近,它聘请了在Sematech工作了18年,在度量衡技术领域得到全球认可的专家—前Sematech高级研究员—Alain C. Diebold,到它的纳米级度量衡及成像中心从事纳米电子的研究工作。该中心被CNSE建设为具有几百万美元综合原子级特征提取和分析设备的实验室,以支持需要非常强大的薄膜及材料分析技术的纳米电子、光电子、传感器及其它应用的各种技术和器件的开发。

在SIA的早期,Diebold创立并担任该组织的联合主席,期间为半导体产业国际技术路线图撰写了第一份度量衡路线图。在最近SIA于圣何塞举行的SIA更新(会)上,位于Albany的CNSE副总裁兼首席行政官Alain E. Kaloyeros说,寻找替代CMOS的圣杯就是“开发一种运行器件的状态变量并且也能被用于互连/布线用途。”

此外,新的开关应该通过多个计算机芯片节点在功能上可扩展。据Kaloyeros透露,对基于非电荷的状态变量有四种选择。开关是基于一个激发子、一个转子、以及轨道对称和磁通量子。

对参与竞争以取代CMOS的外来技术来说,底线是它们的缩放属性以及这些属性如何能被用于新的技术。据IBM的Kelly说,“我们必须专注于成本以扩大该行业。希望当我们转向新技术之时,它将比采用CMOS技术进行生产的成本要低。”

关键字:集成  芯片  纳米  器件

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