Закон мура

     На заре полупроводниковой электронике одним из ведущих специалистов Intel было высказано предположение, что число транзисторов на монтируемом в корпус кристалле (чипе) будет удваиваться примерно каждые два года [ 1 ]. Это гениальное предсказание, к удивлению потребителей, начало выполняться и получило название “Закона Мура”. Закон Мура не является неким естественным законом природы, выполняющимся вне зависимости от воли человека. Этот закон творят десятки тысяч разработчиков и технологов во всем мире. Он дал разработчикам микросхем цель, к которой надо стремиться, в которую они поверили и заложили во все свои планы. Был тщательно продуманы и увязаны между собой все планы развития физики, технологии и схемотехники полупроводниковой электроники. Такой подход позволил оптимальным образом использовать финансовые, технические и интеллектуальные ресурсы, к которым имеют доступ разработчики. Если на первых парах, для выполнения закона Мура достаточно было усилий отдельных фирм-производителей, то по мере усложнения задач для достижения поставленных целей потребовалась кооперация в рамках всей отрасли, затем страны и сейчас эта задача преобрела международное значение. Чему в немалой степени способствовал снижение угрозы мировой войны и соответственно снижение атмосферы секретности и недоверия.      В законе Мура, в простой и понятной форме указан путь, который должен привести к непрерывному развитию информационной электроники, а именно к неуклонному повышению её быстродействия, снижению мощности, снижению экономических затрат, при повышении вычислительной мощности. В свою очередь повышение вычислительной мощности способствует повышению производительности интеллектуального труда, росту производства и увеличению притока средств в электронную промышленность. Таким образом, круг замкнулся что и обеспечило выполнение этого закона развития полупроводниковой электроники на протяжении многих лет, о чем свидетельствует график, приведенный на рисунке3.

Масштабирование

Закон Мура не работает автоматически. На каждом шагу приходится преодолевать технологические трудности, изобретать новые приемы. Это и есть принцип развития. Никогда ни один производственная закономерность не задана наперед. Есть общие принципы, которые, в частности, задаются правилами масштабирования. Далее необходим труд, квалификация и талант исполнителей. В качестве примера в таблице продемонстрировано влияние технологических усовершенствований внедренных для "поддержания" закона Мура при сокращении размеров элементов Flash памяти (при использовании принципа масштабирования).

Характеристический размер технологии	Принципиальное т ехнологическое усовершенствование
1,5 мкм	Создание Flash
1 мкм	Совершенствование изоляции ячейки, улучшающее позицонирование затвора. Повышение качества операций цикирования.
0,8 мкм	Утопленный LOCOS
0,6 мкм	Самосовмещенный исток. Масштабирование подзатворного окисла
0,4 мкм	Intel "Strata" конструкция ячейки. Стирание отрицательным напряжением затвора.
0,25 мкм	Изоляция канавкой
0,18 мкм	Самосовмещенный плавающий затвор. Сложный переферийный окисел. Не заземленные контакты
0,13 мкм	Канальне стирание. Двойная канавка. Двойной затворный разделитель. Беспроводной интернет на чипе.

      В настоящее время МОS технология является основной технологией, развитие которой, обеспечивает выполнение закона Мура. На рисунке 4 показаны основные усовершенствования. К таким усовершенствованиям можно отнести: переход от поликремниевого затвора к металлическому (верхние картинки), переход к объемному транзистору с вертикальным каналом - средняя и нижние картинки, совершенствование планарной структуры - переход к объемному транзистору с высокой подвижностью носителей в канале (нижние картинки). Под картинками обозначены основные технологические узлы и годы внедрения соответствующей технологии, в том числе и прогнозируемые в соответствии с законом Мура.

рисунок 4 совершенствование технологий транзисторов

На правом рисунке на основе анализа существующих данных, а так же масштабирования, приведены графики развития по годам устройств на основе МДП транзисторов различными типами технологических усовершенствований.       Как видно из графиков к 2015 - 2020 годам длина канала транзистора должна уменьшиться до 10 нм.

Как видно из графиков,

Правый график показывает существующее и прогнозируемое изменение тактовой частоты устройств, исподльзующих кремниевую М ДП технологию. Предполагается, что к 2022 году частота должна достигнуть 14. 3 ГГц.

На правом рисунке для различных типов устройств показано изменение со временем информационной емкости одного чипа в Ггбит. чип.       Как видно из графика к 2020 году планируется достижение объема памяти на чипе близого к 1 терра биту. В решении этой задачи важную роль должны сыграть многоуровневые ячейки памяти.