Procestechnologen en ontwerpers terug rond de tafel

Precies zestig jaar na de uitvinding van de transistor komen de eerste 45 nm-versies op de markt. Door een combinatie van nieuwe materialen in de gatestack (zoals hoge-k-diëlektrica en metal gates in Intels 45 nm-transistor) of door meer geavanceerde tools en processen kunnen we minuscule, hoogperformante transistoren ontwikkelen. Hiermee is de continuïteit van de wet van Moore weer verder verzekerd.

Onderzoekers bereiden ondertussen koortsachtig de komst voor van de 32 nm- en 22 nm-generaties. Maar naarmate we het technologiepad verder afdalen, zullen nieuwe materialen, processen en toestellen alleen niet meer volstaan. Variabiliteit in afmetingen en betrouwbaarheid van transistoren zullen een toenemende rol spelen. Ik verwacht dat zij de hele waardeketen van de halfgeleiderindustrie – van ontwerp tot technologie – grondig overhoop zullen gooien.

Neem nu de 22 nm-technologiegeneratie. Een transistor van die familie zal een fysische poortlengte hebben van amper 9 nm, goed voor een gebiedje van slechts 30 bij 30 bij 30 atomen. Beeld je eens in dat je in zo‘n domein begint te doteren: de ene transistor zal er al gauw een aantal doteringsatomen meer of minder hebben dan zijn buurman. In de haast macroscopische 90 nm-wereld lag niemand hiervan wakker. Maar in het 22 nm-domein, waar je atomen individueel begint te ’zien‘, kunnen twee naburige transistoren plots een meetbaar verschillende geleidbaarheid vertonen. Hetzelfde voor oxidelagen die nu maar een paar atomen dik zijn. Een variatie van één atoom kan het verschil maken tussen een isolerend of een lek oxide.