摩尔定律在14nm节点上迎来大挑战

　　2012年度国际电子元件大会（IEDM）于美国时间12月10日在旧金山登场，与会专家表示，半导体制程迈向 14奈米节点时，可能无法达到通常每跨一个世代、晶片性能可提升30%的水准，甚至只有一半；但仍会增加大量成本，主要是因为新制程节点缺乏所需的有效微影技术。

　　欧洲研究机构 IMEC 执行长Luc van den Hove在IEDM发表专题演说后对EETimes美国版编辑表示，晶片制造商目前已经进入28奈米制程节点，距离14奈米节点虽还有两个世代，但现在必须决定微影技术选项；不过具潜力的超紫外光（EUV）微影工具，可能要到2014年才能做有限度的商业用途。

　　van den Hove在专题演说中指出，14奈米制程若采用现有的193奈米浸润式微影设备，所需成本将比28奈米制程多90%以上；EUV技术则能将成本增加幅度减至60%左右。成本增加主要是因为若在14奈米节点采用现有微影系统，最多得要三次曝光；但采用EUV技术，只需要一次曝光。

　　14奈米制程与28奈米、20奈米的成本比较

　　IMEC 微影技术专家Kurt Ronse表示：「三重图形（patterning）实在是太复杂，因此得放宽设计规则，但如此一来晶片就达不到良率。」因此他指出，14奈米晶片的性能可能只会比上一世代提升15~20%，而不是传统每跨一个世代提高30%的水准。

　　「看来在14奈米制程节点，有部分设计规则必须做某种程度的放宽；」van den Hove在专题演说中表示：「我认为此时此刻得决定14奈米节点微影技术选择是最基本的，但EUV显然还无法因应该制程节点挑战。」

　　「要解决（EUV）问题还得花费很大工夫；」van den Hove补充指出：「不过我们相信问题并不在于其理论基础，而是需要时间来处理的工程性问题。」

　　今年稍早，一位英特尔（Intel）高层表示，该公司认为能以经济的方法运用四重图形（quad patterning），在不需EUV技术的情况下前进至10奈米制程节点。而英特尔的晶片制造成本向来被认为比其他厂商来得高，不过该公司的处理器晶片售价也相对较高。

　　包括英特尔、三星（Samsung）与台积电（TSMC）在今年分别对半导体设备业者ASML注资数十亿美元，因为ASML是最有力的EUV系统供应商；ASML在今年还收购了一家微影设备光源供应商Cymer，后者可提供EUV所需的更有效光源。

　　Ronse指出，使用目前的光源设备，EUV系统的制图速度一小时不到20片晶圆；而晶片供应商需要的微影系统，是能达到每小时100片以上晶圆的制图速度。IMEC到目前为止已经协助半导体业者进行过数千片的EUV晶圆测试。

　　IMEC的EUV系统产出量测试结果

　　而IMEC的研究人员也表示，晶片制造商若要延续摩尔定律（Moore‘s Law）的生命，可能得采用新的材料或是元件型态。

　　新材料是延续摩尔定律的关键