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萧小月:石墨烯规模化应用要加强上下游技术衔接转化
点击次数:2   发布时间:2017-03-21  

随着电子产品尺寸的不断缩小,一些问题也随之出现。其中之一是,使用铜线连接晶体管以形成复杂的电路,这就需要铜线的尺寸非常小且能够携带很大的电流,这可能导致它们由于原子撞击而分裂。由斯坦福大学领导的一个研究小组提出了一个解决方法,用石墨烯包裹铜线。该小组发现,这可以缓解被称为电迁移的这个重大问题。

       这是在最近一次IEEE会议上提出来的,该会议解决了铜互连的问题且提出了解决这些问题的方法。在铜导线周围生长石墨烯有助于防止电迁移,而且似乎会降低铜线的电阻。一般来说,导线越窄,其电阻越高。英特尔研究员Ruth Brain在会议上说:“连接线不得不缩小,同时将电流密度增加20倍”。当前的解决方案包括在衬有氮化钽2纳米厚的壁沟槽内沉积铜连接线。研究人员估计,这种衬里可以防止铜逃逸,铜可能会在未来会承受10和7 nm节点。随着   设备尺寸的不断缩小,2纳米墙还是太厚了。研究人员正在研究其他可以防止电迁移的衬里,包括钌和镁,但在0.3 nm处,石墨烯比任何材料都更薄。

       半导体产业尽量避免长时间开发新材料,但斯坦福大学的科学家表示,在这种情况下并没有太多的选择:如果铜的生命不能延长,我们就必须更换新的材料,例如钴。

       斯坦福团队和Lam Research公司(生产芯片制造工具的公司),以及来自中国浙江大学的研究人员合作,制造和测试了复合连接线。石墨烯通常是在铜上生长而成的。Lam Research 公司已经开发了一种在低于400°C的环境下生产该材料的专有方法,这样做不会损坏芯片的其余部分。同单独铜相比,复合导线限制电迁移十倍,复合导线的的电阻是单独铜的一半。

       斯坦福大学的团队认为互连问题不能再被忽视。“以前我们大部分时间都关注晶体管。现在,不仅是晶体管,而且电线和内存以及在以前很多不是问题的事情已经开始成为一个问题。”