Теперь, когда электронные устройства становятся все более мобильными, проблема использования диэлектриков в технологических процессах производства полупроводниковых схем стоит особенно остро. Texas Instruments считает, что пришла к одному из возможных решения проблемы энергопотребления.
В течение нескольких лет TI планирует перейти на специальный материал, силикат гафния. Этот материал, HfSiON, был представлен на симпозиуме по технологии VLSI во вторник, 11 июня.
Благодаря техническому прогрессу толщина слоя двуокиси кремния, используемого в качестве изолятора, в настоящее время может достигать 15 ангстрем (1 ангстрем = 1/10000000000) и поэтому утечка заряда через слой диэлектрика стала одним из существенных источников проблем для снижения потребления энергии.
Диэлектрическая проницаемость (k) HfSiON составляет от 12 до 14. В TI этот материал классифицируют как материал со средней диэлектрической проницаемостью. При этом большая величина диэлектрической проницаемости также нежелательна для промышленности из-за целого ряда побочных проблем, в частности из-за уменьшения скорости носителей заряда. Видимо, поэтому TI позиционирует новый материал в качестве основного для схем с достаточно высоким уровнем производительности, для которых в первую очередь важно малое энергопотребление, как, например, в сотовых телефонах.
В TI ставят перед собой задачу перейти от 130-нм процесса к 90-нм процессу, сохранив при этом величину потребляемой энергии хотя бы на прежнем уровне. Утверждается, что микросхемы, произведенные по 90-нм процессе компании, в котором в качестве изолятора будет использован оксинитрид (k=4,5), будут работать на 25% быстрее, будут иметь вдвое большую плотность элементов, а потребляемая энергия останется равной 5,25 мкВт на гигагерц и на вентиль.
Что же касается нового материала, HfSiON, то TI планирует использовать его уже в 65-нм процессе, по которому, кстати, компания будет производить микропроцессоры Sparc для Sun Microsystems в 2005 году. В TI также надеются, что смогут использовать HfSiON и в будущем 45-нм процессе.