14nm电晶体温度能精确测次?IBM用了啥方法

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IBM采用了一种新方法,能更精确地量测次14奈米世代电晶体温度…

IBM在美国举行的IEEE国际电子元件会议(IEDM,12月3~7日)上展示奈米等级元件的热图(heat-maps);该公司采用了一种新方法,能更精确地量测次14奈米世代电晶体温度──藉由先测量一个点的热阻(thermal resistance),然后是热通量(heat flux),能更精确地产生微小元件例如电晶体与记忆体单元的热图。

瑞士苏黎世(Zurich)的IBM Lab研究员Bernd Gotsmann接受EE Times独家专访时表示,要量测最新设计的次14奈米电晶体与记忆体热点温度,到目前为止难度都非常高:“其中的问题很类似我们用手去触摸木材与金属时,它们的温度就算相同,但是因为不同材质的热阻不同,我们也会感觉到不同的温度。”

温度1

IBM团队以配备金/铬(Au/Cr)触点之TiO2 基板上的VO2相变化电阻所做的实验之热点绘制,显示电流灯丝(current filaments)周遭的自发热
(来源:IBM)

为了解决以上问题,IBM以热注射器(heat injector)与扫描探针温度计(scanning probe thermometer)来装备原子力显微镜的尖端,以量测热通量。首先将已知温度注入元件(例如关闭的电晶体),接着由探针温度计量测返回热通量;这个步骤能分辨出材料的热阻,类似于辨别其温度究竟是像木材或是金属。

第二个步骤是将待测元件开启,以探针温度计量测补偿其热阻的主动热通量,因此就能更精确地量测元件的温度,特别是以次14奈米先进制程生产的元件。透过重复以上过程,同时以原子力显微镜(AFM)扫描元件表面,就能绘制出热图并轻易识别出热点,再以重新设计细节或重新尝试来补救。

目前IBM的研究团队正在为次14奈米电晶体以及记忆体单元等元件,开发次奈米解析度的热图,并期望能将该技术授权给半导体设计业者;该公司表示,产生整个元件的热图只需花费2分钟左右时间。而IBM自己正在利用该技术绘制自家开发的次10奈米电晶体与记忆体单元的热图。
 

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