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AI世代高速運算需求增 半導體新材料趁勢崛起

文‧侯冠州 發布日期:2017/12/26 關鍵字:應材Endura

人工智慧(AI)及大數據興起,促使半導體不斷朝高效、體積小、低功耗發展。為此,應用材料(Applied Materials)以全新材料「鈷」取代銅,降低個位數奈米半導體導線製程電阻,使導線的導電性更佳和功耗更低,且讓晶片體積得以更小,進一步推動摩爾定律可延伸至7奈米,甚至到5奈米及3奈米以下的先進製程中。

應用材料公司集團副總裁暨台灣區總裁余定陸表示,以資料處理、儲存與運算以及相互連結為例,未來智慧城市、智慧工廠、智慧車、智慧飛機、社群網路等,每天將產生爆量的千億筆資料,可想而知須要提出創新的解決方案來解決運算的問題。

余定陸說,海量資料為雲端及終端裝置帶進更多創新,而為滿足高速運算需求,半導體製程也變得愈加複雜;要維持高效能且將晶片體積持續縮小,半導體材料勢將會跟著演進。

據悉,當半導體金屬沉積製程進入7奈米以下技術節點時,連結晶片中數十億個電晶體的導線電路將漸漸成為技術瓶頸。原因在於,一方面要擴增晶片上電晶體的數量,而一方面又要追求系統整合晶片封裝,以縮小導線進而增加電晶體密度。

然而,當導線的截面積減少,表示導電區域的體積也減少,這會造成電阻增加,進而阻礙最佳效能的實現。此一阻容遲滯的瓶頸有賴在阻障層、內襯層微縮製程進行更多的創新,以利在更狹小的空間中改善導電特性。為此,應材便利用「鈷」取代傳統銅材料。

另一方面,當晶片製程到達10奈米以下之後,必須使導線內非常薄的薄膜處在控制良好的環境下。因此,該公司除了用鈷取代銅做為導線新材料,降低電阻之外,還透過旗下的金屬化系統--Endura平台,在關鍵的阻障層與種晶層進行沉積,推進先進製程導線技術發展。

同時,該系統還具備多功能模組化布局功能,能支援最多八個製程反應室,方便半導體廠能將物理氣相沉積、化學氣相沉積和原子層沉積製程技術同時整合在同一平台上,運用單一整合程序來製造複雜的薄膜堆疊結構。

綜上所述,半導體製程因大數據、AI的興起,變得日趨複雜,因此材料工程的創新十分重要。應材指出,該公司不僅持續精進金屬沉積製程,同時也採用創新材料,加速實現半導體先進製程高效運算與低功耗之目標。

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