Gate-first工艺阵营20nm节点将转向Gate-last技术

以IBM为首的芯片制造技术联盟的部分成员已经准备在20nm节点制程从Gate-first（先栅极）工艺败退到死敌Intel等占据的Gate-last（后栅极）工艺战线，有这种计划的公司包括了AMD,Globalfoundries和三星。而具有讽刺意义的是，当初在介绍其32/28nm HKMG制程时，这些厂商还在宣传基于Gate-first的HKMG工艺相比Gate-last的优势如何如何。

IBM公司半导体研发中心的副总裁Gary Patton在最近召开的共有平台技术会议上公开承认：对20nm节点制程的产品而言，gate-last是更好的工艺技术，相比Gate-first high-k工艺而言，gate-last在20nm节点在关键尺寸的微缩方面具备更多优势。

换句话说，IBM及其盟友已经承认自己之前费力鼓吹的gate-first技术只不过是仅能在32/28nm节点短暂生存的技术。相比之下，Intel，台积电和联电则是Gate-last技术的坚定支持者。Intel从45nm节点处便开始采用这种技术来制造HKMG产品，而台积电则将在28nm节点全面启用基于Gate-last的HKMG工艺。

实际上，Gate-first阵营的阵脚大乱此前便已有先兆，三星便曾表示过将来会放弃gate-first技术，在2010年的IEEE国际电子设备会议上，三星曾发表过一篇名为《Gate-last HKMG设备》的文章。

目前三星和GlobalFoundries都计划在28/32nm节点使用gate-first技术为代工客户提供芯片产品.不过，即便是对已经公开了这种计划的三星，也有报道称他们自己也已经意识到gate-first技术的短命本质，并计划转向gate-last技术。这对IBM无疑是个严重的打击，要知道他们已经对gate-first技术进行了10年左右的研究，并且一直在宣称gate-first才是最好的工艺技术。值得注意的是，多年前，IBM在芯片互联层的low-k电介质制造工艺方面也曾经发生过类似的自扇耳光的事件，当时他们被迫放弃了自己主推的旋涂玻璃（SOG）工艺，改为采用CVD化学气相沉积技术来制作low-k电介质层。

除了Intel早已在45nm节点成功推出商用化的HKMG产品之外，目前其它芯片厂商都在为实现这个目标而努力.HKMG技术的核心问题在于将传统晶体管中隔离栅极和沟道的二氧化硅薄膜层改换为high-k材质，但是新材质的启用必须采用新的制造工艺配合新的晶体管栅极材料等来制作，比如为了减小多晶硅栅极的耗尽效应引起的绝缘层等效厚度增加的问题，晶体管的整个栅极或栅极靠近绝缘层的部分必须采用金属合金材料制作。由此便产生了HKMG的Gate-last和Gate-first两个工艺阵营。

不过，在接受EE Times网站的记者采访时，IBM公司半导体研发中心的副总裁Gary Patton仍宣称IBM制造技术联盟的成员在32/28nm节点选择gate-first工艺是“正确的选择”，并称这种工艺“在性能方面要比gate-last高10%-20%”云云。至于为什么在20nm节点转向gate-last，Patton给出的解释则是略显搞笑的“后者性价比更高”。

最后，Patton还表示虽然过去一直坚定支持Gate-first，但IBM在gate-last工艺方面的研究却从来没有停止过，在IBM，对Gate-first和gate-last两种工艺的研究是“齐头并进”的，因此对IBM而言，从gate-first工艺转身到gate-last将“不会遇到太大困难”。

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