Intel integreert SiGe technologie in 0,09 micron proces

Op Silicon Strategies is te lezen dat Intel met de introductie van het 90 nm productieproces gebruik zal gaan maken van SiGe techniek. SiGe is de afkorting voor de elementen Silicium en Germanium, beide halfgeleiders. Germanium is een betere halfgeleider dan Silicium en door het gebruik van de SiGe techniek kunnen hogere schakelsnelheden worden gehaald. Een nadeel van Germanium is dat het slecht tegen warmte kan, en daardoor in zijn pure vorm niet geschikt is voor het gebruik in computer processoren. Door het te combineren met Silicium wordt het warmteprobleem van Germanium voor een groot deel opgeheven waardoor in feite de voordelen van beide elementen benut kunnen worden.

Intel is de eerste grote processorfabrikant die gebruik zal maken van een 0,09 micron productie procédé. Dit zal worden gebruikt voor de volgend jaar nieuw te verschijnen Pentium 4 core, genaamd Prescott. Naast de 0,09 productie methode zal deze core ook als innovatie strained silicium gebruiken, waardoor de energieconsumptie en daarmee de warmteafgifte verder naar beneden kan worden gebracht. De Prescott core zal naar verwachting medio volgend jaar verschijnen en als vernieuwingen, naast een hogere kloksnelheid uiteraard, HyperTreading support en een hogere FSB bieden:

Intel spoke of its 90-nm process in March when the Santa Clara-based company announced fully functional, 90-nm SRAM chips with six-transistor memory cells. The 52-megabit SRAM test chips are being used as a prototyping vehicle for Intel's 90-nm process technology, dubbed P1262. Then, last month, Intel claimed it will be the first chip maker to utilize strained silicon at the 90-nm node, thereby beating IBM Corp. and others to the punch.

Reacties (21)

[indy911]

Wat aanvullingen op het artikel en eerdere reacties:

1.) SiGe is een 'legering'. De roosterconstante van Ge is verschillend van die van Si. Door Si op een laag SiGe te groeien wordt het rooster van Si uitgerekt, waardoor er allerlei (quantum) effecten optreden in de valentie en conductie band. Deze techniek heet 'bandgap engineering' en is de basis van het gebruik van compound semiconductors als SiGe. Het combineren van Si en Ge wordt dus niet gedaan om warmte problemen van Ge op te lossen.

2.) Door de ingebouwde stress in de Si laag kunnen dit soort materialen slechter tegen hoge temperaturen (>800-900K) waardoor de *fabricage* van devices problemen opleveren. Hierbij is namelijk een aantal stappen bij hoge temperatuur nodig (implantatie, activering). Deze temperaturen worden bij operationele devices zeker niet gehaald.

3.) Door de techniek van bandgap engineering kan de dotering van een transistor op een andere plaats in het device zitten dan het 'kanaal'. Dotering is het inbrengen van atomen die vervolgens een electon over houden - deze electonen zorgen voor de geleiding in een halfgeleider. Normaal moeten de geleidingselectronen een weg vinden rond deze doteringsatomen in het rooster. Bij SiGe zitten deze atomen ergens anders. Het kanaal wordt gevormd door een laagje zuiver Si. Hierdoor kunnen de electronen makkelijker door het device heen. Dit is de reden waarom op SiGe gebaseerde transistoren (ookwel MOdulation Doped FETs of MODFETs genoemd) zo snel kunnen zijn en betere transconductanties hebben.

4.) Nadeel van SiGe is dus beperkt thermisch budget. Voordeel is goedkoop en compatibel met huidige technologie. Alternatieven zijn halfgeleiders uit de III/V groep, maar die zijn duur, giftig en niet compatibel met Si technologieen (en dus een nieuwe cleanroom bouwen).

Einde natuurkunde les ;-)

[Leon T]

Gepost door Dakana zaterdag 14 september 2002 - 12:32 Score: 1

0,09micron = meer warmte, geranium kan slecht tegen warmte .... t kan aan mij liggen maar dit lijkt me niet echt logisch ... is t niet slim om eerst 0,13 hiervoor te gebruiken? en dan te gaan knoeien met 0,09?

Door gebruik van het 0.09micron wordt het juist minder warm. Dit komt doordat de banen waardoor de elektronen moeten gaan minder weerstand moeten opleveren.
Dit was ook de voornaamste reden dat de P4 northwood zoveel hoger kan worden geklokt dan de williamette (=/- 50%).

[Verwijderd]

Germanium, hmmz, klinkt allemaal wel leuk, maar als het niet goed tegen warmte kan, en de mix germanium/silicium ook niet zo heel goed, maar wel stukken beter. Zou dit dan niet van invloed zijn op de overclock die gehaald zal worden? Dus lagere overclock, anders trekt de processor het niet, of ie gaat kapot?

[JJJ]

Vroeger (aantal jaar geleden) waren ze er ook achter gekomen dat ze met germanium snelheden tot de GHz konden halen. Ik vraag me af waarom het zo lang duurde voor ze op het idee kwamen om germanium en silicium te combineren?

[Diago]

yep, IBM op 25/02 dit jaar:
http://www-3.ibm.com/chips/news/2002/0225_sige.html

The IBM 3115 GSM/DCS/PCS Voltage Controlled Oscillator at 3580 to 3980 MHz is expected to be available as a prototype next month.

Weliswaar niet in processoren, maar IBM ik wilde maar aangeven dat IBM al wat langer met dit spul ervaring heeft dan hierboven in het artikel wordt gesuggereerd.

[Olaf van der Spek]

Wat wordt er gesuggereerd dan?

[Diago]

Then, last month, Intel claimed it will be the first chip maker to utilize strained silicon at the 90-nm node, thereby beating IBM Corp. and others to the punch ?

[Marcelloz]

Waarschijnlijk was het germanium voorheen te duur om te gebruiken in chips. Nu met het 0.09 procede hoeven ze niet zoveel te gebruiken en kunnen ze ook tevens de silicium beperkingen aan.

[Verwijderd]

Combineren is niet zo simpel als het lijkt. Je kunt niet zomaar op (bijna) atoomniveau twee verschillende metalen mengen zonder allerlei problemen te krijgen qua electrische eigenschappen. De productie van het materiaal kostte ook aardig wat hoofdbrekens. Germanium is namelijk een heel schaars goed (dus duur) en leidt bovendien tot enorme brosheid van de chip (als je niet uitkijkt).
Vandaar dat het zoveel jaren gekost heeft: allerlei problemen moesten worden opgelost.

[roedie]

Germanium. Daar werden vroeger diodes van gemaakt. En is vervangen door Si omdat dat makkelijker te maken is en betere eigenschappen heeft. Wat is iedereen aan het zeiken over duurder. Er zit echt niet veel an zo'n core. En zo duur is het ook niet als ze er miljoenen diodes van maakten.

[Verwijderd]

Dat vind jij, maar denk bedrijfsmatig.. Een bedrijf wilt zo goedkoop mogelijk uitkomen... Al maken ze superveel winst.. Bedrijven zijn meestal gierig ingesteld.. Al gaat het maar om een klein iets....

Btw, bereken dat maar eens door die meerdere hoeveelheid germanium als je over de duizenden processors gaat maken.....

[JayVee]

Germanium is een betere halfgeleider dan Silicium en door het gebruik van de SiGe techniek kunnen hogere schakelsnelheden worden gehaald. Een nadeel van Germanium is dat het slecht tegen warmte kan

Moeten ze wel voorzichtig met het mengen zijn! Anders krijg je een slechte halfgeleider die ook nog eens slecht tegen hitte kan! 8 )

[[J.d.I.] DirtyHarry]

Je kunt natuurlijk ook direct chips maken met GaAs (ofwel Gallium-Arseen) . Das nog veel sneller maar veel moeilijker en dus duurder om te produceren. Ze zijn daar overigens wel mee bezig, om dat prijstechnisch aantrekkelijker te maken. Dat zal dan waarschijnlijk wel SiGe opvolgen.

[Dakana]

0,09micron = meer warmte, geranium kan slecht tegen warmte .... t kan aan mij liggen maar dit lijkt me niet echt logisch ... is t niet slim om eerst 0,13 hiervoor te gebruiken? en dan te gaan knoeien met 0,09?

[Verwijderd]

0.13 = meer geranium = duurder...

[Verwijderd]

geranium? is dat niet een plant?

-> Germanium

[Verwijderd]

AMD zal wel snel volgen?
Wie heeft er nou eigenlijk een fabriek in Germanië??

[Verwijderd]

Ik denk dat AMD dit ook moet gaan volgen! Nu al de Hammer te laat... Ik ben zelf geen pro-AMD, maar ik vind wel dat AMD must live on! Anders is er geen grote concurrentie meer voor Intel...

[boesOne]

AMD moet zeker naar .09 op termijn.. Daarom gaan ze ook samenwerken met UMC.

Ze gaan SiGe niet doen denk ik.. Ze hebben al SOI [silicon on insulator]..