钴金属取代钨铜 有望提升15%AI芯片效能

日前，全球最大半导体设备商应用材料公司(Applied Materials)称有望解除7纳米及以下晶圆制程主要的效能瓶颈，利用钴金属取代钨与铜，未来人工智能（AI）芯片效能或提升15%，这将是20年来首桩电晶体接点与导线的重大金属变革。

据了解，过去传统摩尔定律（Moore's Law）只要微缩一小部分易于整合的材料，同时就能改善芯片的效能、功率、面积、成本(PPAC) 。如今，一些如钨与铜金属的材料在10纳米以下的制程再无法顺利微缩，因其电性在晶体管接点与局部中段金属导线制程上已逼近物理极限，这就成为鳍式晶体管(FINFET)无法发挥完全效能的一大瓶颈。

应材表示，钴金属正可以消除这项瓶颈，不过也需要在制程系统的策略上进行变革。随着产业将结构微缩到极端尺寸，这些材料的表现会有所不同，并且必须在原子级上有系统地进行工程，通常是在真空条件下进行。

运用钴做为新的导电材料，使用于晶体管接点与铜导线上，应材已结合许多的材料工程步骤－预先清洗、物理气相沉积、原子层沉积以及化学气相沉积－于Endura平台上。再者，应用材料也界定出一套整合性的钴组合，包括Producer平台上的退火，Reflexion LK Prime CMP平台上的平坦化，以及PROVision平台上的电子束检测。客户能运用这项经验证过的整合材料解决方案，在7纳米及以下的制程时，加速产品上市时间，同时增加芯片效能。

半导体产品事业群资深副总裁帕布．若杰 (Prabu Raja)表示，5年前，应用材料即预料晶体管接点与铜导线将面临技术转折，开始着手其他取代性材料的开发，才能在10纳米或以下走得更久。应用材料挟带在化学、物理、工程以及数据科学的专长，深究应用材料本身宽广的产品线，为半导体产业开创突破性的整合材料解决方案。因应大数据与AI时代的来临，这些技术转折也会随之增多。

虽然在整合上仍具挑战，但钴为芯片效能及芯片制造带来显著的好处，在较小的尺寸下具有较低的电阻和可变性，在非常精细的尺寸下改进了填沟能力，并提高可靠性。应用材料的整合钴组合产品目前已经销往全球的晶圆代工与逻辑客户，市场预期台积电等龙头业者将持续受惠。

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