0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

半导体工业的环境可持续性:日益增长的优先事项

旺材芯片 来源:EET电子工程专辑原创 作者:Marie Garcia Bardon , 2022-04-26 10:14 次阅读

集成电路制造究竟占用多少环境资源?时至今天,回答这个问题仍不容易:因为至今仍缺乏一种全面的方法,来准确评估芯片制造的环境影响。不过,Imec已经制定了一种解决方案,通过扩展其设计技术协同优化(DTCO)框架,可以估算当前和未来逻辑CMOS技术的能耗、用水量和温室气体排放量。第一个分析显示,由于芯片技术的日益复杂,所有这些量度随着节点演进而不断增加。该框架允许企业在大批量生产之前很早的时候,就可做出更可持续的制造工艺选择。这些初步研究结果已经在国际教育和管理研究所大会(IEDM)上发表。

半导体工业的环境可持续性:日益增长的优先事项

半导体工业是能源、水、化学品和原材料的资源密集型产业。在制造过程中,会产生不同种类的排放物,包括像二氧化碳和含氟化合物这类的温室气体。如何最大限度地减少该行业对环境的影响,并遵守当地和全球的政策,环境、健康和安全(EHS)控制,在相当长的一段时间内,将成为每一家半导体厂工作的重要组成部分。

由于对气候变化、资源枯竭和全球污染的日益关注,工厂和设备供应商希望为更绿色的IC制造做出更多的努力。虽然EHS控制主要限于化学品、减排和水资源管理,但半导体公司希望了解并减少其产品的全部生态资源的占用。减少资源占用可能还会保证业务的连续性--例如,如果涉及到稀缺的材料—也许会给公司带来竞争优势。如今,许多公司依靠诸如生命周期评估(LCA)等方法来评估产品的环境影响,从材料采购到寿命结束。

缺失的拼图:未来集成电路的生命周期评估

然而,目前的LCA方法还远远不够精确和完整,特别是在集成电路方面。最新公布的关于芯片制造中使用的气态平衡和能量流的信息,针对的是32纳米技术节点--这是2010年代的主流技术。最新的和即将出现的CMOS工艺处理的环境数据很难获得。而已知的信息主要来源于局部,要么来自设备或材料供应商,要么来自半导体制造厂生产后发布的信息。Fabless公司根本无法获取信息。所以,眼下还缺乏一种全面的办法,这对于如何在早期技术定义阶段就将环境因素纳入具有极大的挑战性。

主要绊脚石:未来技术日益增加的复杂度

由于随着节点演进,复杂度不断增加,从而使得CMOS工艺环境影响的估算变得非常复杂。多年来,在芯片制造的所有步骤中,包括前端线(FEOL)、中端线(MOL)和后端线(BEOL),都引入了新的材料、器件结构、工艺和设备,以确保摩尔定律的连续性。对于未来的工艺节点,正在探索大量的选项,以确保在提高性能(即工作频率)的同时,进一步减少逻辑单元面积。

为了打印更窄的间距,光刻技术已经从单次曝光193nm(浸没)光刻发展到双、三或四重图案化方法。EUV光刻可用于7nm节点,使工艺步骤数大大减少。但并非每一家半导体制造厂都实现了这一转变,因为对于相同的间距,有多种加工路线可供选择。对于未来的技术节点,30nm以下的打印间距将需要多个EUV岩性蚀刻序列。

在FEOL中,FinFET已经成为7nm技术节点的主流设备架构,这是目前用于芯片生产最先进的节点。对于下一个技术节点,Imec认为(垂直堆叠)横向纳米片是发展的方向,其次是叉片器件架构和互补场效应管(CFET)。

为了跟上前端的面积缩小,BEOL尺寸必须以更快的速度减小——导致金属节距越来越小,导线的横截面积也越来越小。多年来,互连层的数量和最密集金属线的复杂性显著增加。正在探索新的金属化工艺方案,并正在引入新的金属材料,以降低最致密层的电阻率。

从“快乐微缩”到设计技术协同优化

伴随这一演变而来的是DTCO:即设计技术协同优化。大约2005年左右以前,半导体界还一直生活在一个“快乐微缩”的时代。那时,随着晶体管的不断缩小,在功耗、性能、面积和制造成本(称为PPAC)方面为整个系统带来了好处。但自2005年以来,人们越来越认识到,只有器件制造技术和设计共同优化,才能保持效益。DTCO通过引入微缩助推器,允许进一步缩小面积,不是在晶体管上,而是在标准单元水平上。微缩助推器,如自对准栅极触点或埋入式电源轨,可进一步改善芯片不同部分之间的连接,但这也对FEOL、BEOL和MOL级别的芯片生产带来不利影响。

DTCO包括可持续性:Imec方法

如上所述,DTCO框架可以作为环境指标分析的有趣基础,这些指标可以与标准PPAC指标并行进行监测。DTCO考虑了当前和未来IC技术的工艺流程。这些可与工艺步骤和设备的相关环境信息相结合,从而进行功耗-性能-面积-成本-环境(PPACE)打分评估分析。

Imec将电能消耗、超纯净水使用和温室气体排放作为评估环境影响的主要指标。为了用这些指标扩展DTCO框架,Imec团队使用了来自其300毫米晶圆厂的数据,并辅之以来自其设备供应商生态系统的信息。这样,不同的专有知识信息就可以串接起来了。

其目的是,对已经处于探索阶段的不同工艺节点选择进行PPACE分析,以识别大批量制造之前的瓶颈、风险和机遇。这就需要一种真正的整体方法来进行正确的评估。例如,众所周知,在EUV制程每中,每个工具消耗的功率大约是传统193nm(浸入式)光刻工具的十倍。不过,EUV大幅减少了制造工艺步骤,故在计算总的用电量时必须考虑到这一点。

Imec使用扩展的DTCO框架对从28nm到2nm节点的不同流程和集成方案进行量化和基准测试。接下来,演示了如何使用该框架进行更可持续的制造工艺选择。

审核编辑 :李倩

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • CMOS
    +关注

    关注

    58

    文章

    5675

    浏览量

    235111
  • 半导体
    +关注

    关注

    334

    文章

    26988

    浏览量

    216008
  • IC制造
    +关注

    关注

    2

    文章

    32

    浏览量

    16269

原文标题:CMOS工艺耗用多少环境资源?

文章出处:【微信号:wc_ysj,微信公众号:旺材芯片】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    互连解决方案的可持续性发展

    以下几个主要市场正推动着可持续性互连解决方案的发展
    的头像 发表于 11-20 15:14 38次阅读
    互连解决方案的<b class='flag-5'>可持续性</b>发展

    罗姆即将亮相2024慕尼黑电子展:赋能增长

    electronica2024),展位号为C3-520。罗姆将展示其先进的功率和模拟技术,旨在提高汽车和工业应用中的功率密度、效率和可靠。这些先进技术对于满足现代电子系统日益增长的需求至关重要,特别是在
    的头像 发表于 11-05 17:05 168次阅读

    Delska举行波罗的海三国地区最具可持续性数据中心的封顶仪式

    LEED认证建筑之一,该数据中心将为波罗的海地区的绿色建筑和能源效率设定新标准。 该项目计划于2025年8月启动。 Delska举行波罗的海三国地区最具可持续性数据中心的封顶仪式 该运营商中立的10兆瓦数据中心投资超过3,000万欧元,将提供全面的IT和网络解决方案,最多可容纳1,000个机架
    的头像 发表于 11-03 11:47 153次阅读

    第六届意法半导体工业峰会2024

    ▌2024ST工业峰会简介 第六届意法半导体工业峰会2024 即将启程!在为期一整天的活动中,您将探索意法半导体核心技术,实现突破创新,推
    发表于 10-16 17:18

    纽约与荷兰建立半导体联盟

    来源:gasworld 纽约州与荷兰结成了新的联盟,旨在加强半导体行业的创新与合作,尤其注重促进可持续发展。 除了与不断发展的行业相关的可持续性之外,签署的谅解备忘录(MoU)还侧重于加强联合劳动力
    的头像 发表于 06-20 14:36 234次阅读

    理解宽禁带半导体的重要和挑战

    功率电子学在现代科技领域扮演着举足轻重的角色,尤其是在可再生能源和电动交通领域。为了满足日益增长的高效率、小巧紧凑组件的需求,我们需充分认识并保证宽禁带(WBG)半导体(如碳化硅(SiC)和氮化镓
    的头像 发表于 06-07 14:30 698次阅读

    半导体发展的四个时代

    代工厂来开发和交付。台积电是这一阶段的关键先驱。 半导体的第四个时代——开放式创新平台 仔细观察,我们即将回到原点。随着半导体行业的不断成熟,工艺复杂和设计复杂开始呈爆炸式
    发表于 03-27 16:17

    半导体市场需求日益旺盛 连续三个月正增长

    半导体市场需求日益旺盛 连续三个月正增长半导体行业组织SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙的观点,半导体市场需求
    的头像 发表于 03-25 16:02 985次阅读

    2024年十大半导体发展趋势

    为了应对日益增长半导体产品需求,该行业正在经历由创新技术驱动的转型。如今,芯片制造需要复杂、昂贵且污染严重的工艺。它需要关键的变革,从建筑设计到可持续材料和端到端制造,以满足对半导体
    的头像 发表于 03-22 08:26 753次阅读
    2024年十大<b class='flag-5'>半导体</b>发展趋势

    半导体发展的四个时代

    交给代工厂来开发和交付。台积电是这一阶段的关键先驱。 半导体的第四个时代——开放式创新平台 仔细观察,我们即将回到原点。随着半导体行业的不断成熟,工艺复杂和设计复杂开始呈爆炸式
    发表于 03-13 16:52

    2024年工业行业转型展望

    和柔韧性。企业需要努力实现供应链多样化,以更好地规避风险。物联网(IoT)等数字技术为监控和优化供应流程提供了新的机会。 可持续发展:行业的核心问题 可持续性正在从一个边缘问题演变为工业战略的核心
    发表于 02-23 16:55

    先楫半导体上海办公室乔迁大吉

    、员工规模的扩大以及研发设备的升级,原有的办公环境已无法满足公司日益增长的发展需求。此次乔迁,标志着先楫半导体迈向了更大的发展空间,为公司的持续创新和业务拓展奠定了
    的头像 发表于 02-22 08:16 534次阅读
    先楫<b class='flag-5'>半导体</b>上海办公室乔迁大吉

    爱立信发布增强产品组合 聚焦性能、可持续性和开放

    用户体验 AIR 3255,迄今为止最具可持续性的Massive MIMO无线设备,节能25%以上,将进一步促进中频段的部署 北京2024年2月19日 /美通社/ -- 近日,爱立信发布了12款新的硬件和软件解决方案,对其无线、传输和天线产品组合进行了广泛增强,助力运营商(CSP)部署高
    的头像 发表于 02-20 09:47 629次阅读

    微电网和 DER 如何最大限度地提高工业、商业设施的可持续性和恢复力

    工业设施的可持续性和恢复能力,而且将这些能源资源组合成一个微电网,通过自动化控制系统以智能方式协调、管理能源的产生、流动、存储和消耗时,效果尤其明显。 为了最大限度地提高微电网的环境和经济效益,控制器必须能够实时平衡 DER
    的头像 发表于 01-01 12:48 1270次阅读
    微电网和 DER 如何最大限度地提高<b class='flag-5'>工业</b>、商业设施的<b class='flag-5'>可持续性</b>和恢复力

    西门子与英特尔共同研发制造先进半导体技术

    为满足全球对半导体日益增长的需求,英特尔认为必须有更可持续、更具弹性和全球平衡的供应链。英特尔和西门子将深化合作,以寻找西门子自动化解决方案组合的新应用,这些应用有助于提高半导体基础
    的头像 发表于 12-05 17:15 789次阅读
    西门子与英特尔共同研发制造先进<b class='flag-5'>半导体</b>技术