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应变硅技术在纳米CMOS中的应用刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【摘要】应变硅技术具有迁移率高、能带结构可调的优点，且与传统的体硅工艺相兼容，在CMOS工艺中得到广泛地应用，尤其是MOS件的尺寸进入纳米节点。
文章综述了应变硅技术对载流子迁移率影响的机理，并从全局应变和局部应变两个方面介绍了应变硅在CMOS器件中的应用。
同时，将多种应变硅技术整合在一起提升MOS器件的性能是未来发展的趋势。
%Strained silicon technology, which provided with merits of high mobility, modifiable band-gap, compatible with conventional sub-silicon technics, was widely used in CMOS technics, and especially in the nano-meter node CMOS devices. In this text, the principle of carrier mobility ,which influenced by strain,was Simply summarized, and the application of Global strain and Local strain in the nano CMOS technics was introduced. Meanwhile,multi-strain technics would become the trend of improvement of the nano CMOS devices＇performance in the future.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2012(012)001【总页数】6页(P31-36)【关键词】应变硅;CMOS;全局应变;局部应变【作者】刘国柱;姚飞;王树杰;林丽【作者单位】中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035;南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系,江苏南通226026;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】TP702随着微纳技术的发展，CMOS工艺已经进入了（超）深亚微米阶段，晶体管的特征尺寸已达纳米级。
应变硅mos器件的基本原理今天咱们来唠唠应变硅MOS器件这个超酷的东西。
咱先得知道啥是MOS器件。
MOS呢，就是金属 - 氧化物 - 半导体（Metal - Oxide - Semiconductor）的简称。
这就像是一个小小的电子世界里的三明治结构。
中间的半导体就像是面包中间的馅料，特别重要。
而两边呢，一边是金属，一边是氧化物，它们就像面包片一样，把半导体紧紧地夹在中间。
这个结构可不得了，它就像是一个小小的电子高速公路收费站，控制着电子的来来去去。
那应变硅又是咋回事呢？想象一下啊，硅原子本来是规规矩矩地排列着的，就像一群听话的小士兵。
但是呢，我们给它施加一些外力，就像是给这些小士兵来了个魔法，让它们的排列发生了一点点变化，这就是应变啦。
这个应变可神奇了，它能让硅的一些性能变得超级厉害。
对于应变硅MOS器件来说，这种应变会改变硅的能带结构。
啥是能带结构呢？就好比是电子住的房子，不同的楼层代表不同的能量状态。
应变就像是一个调皮的小精灵，把电子房子的结构给改了改。
原本电子只能住在某些固定的“楼层”，现在呢，因为应变，有些“楼层”变得更容易让电子住进去了，或者说电子在这些“楼层”之间跳来跳去变得更方便了。
应变硅MOS器件的这种特性，在电子的迁移率上体现得特别明显。
迁移率就像是电子跑步的速度，在普通的硅里面，电子就像在有点泥泞的小路上跑步，速度不是很快。
但是在应变硅里面呢，由于应变改变了能带结构，电子就像是突然跑到了平坦的高速公路上，跑得那叫一个快呀。
这可不得了，电子跑得越快，就意味着这个器件的工作速度能变得更快。
比如说，在电脑芯片里面，如果用了应变硅MOS器件，电脑的运行速度就可能像火箭一样蹭蹭往上提。
再说说这个器件在电流方面的表现。
电流就像是电子组成的小河流，在应变硅MOS器件里，由于电子迁移率提高了，这个小河流就变得更加湍急了。
就好像本来是涓涓细流，现在变成了汹涌澎湃的大河。
这对于很多电子设备来说，就意味着能提供更多的能量，让设备工作得更带劲。
第22卷第5期2006年10月赤峰学院学报Journal o f Ch ifeng C olleg eV ol.22N o.5Oct.2006P4之后通用CPU的发展方向探究张 力(包头财经学校,内蒙古 包头市 014030) 摘 要:CP U是决定电脑性能的核心部件,而CPU性能与工作频率密切相关.未来CP U技术的发展方向必定是双核(多核)处理技术、新型材料技术、量子计算和纳米技术以及其它新技术的综合发展.关键词:CP U;双核处理技术;新型材料技术;量子计算和纳米技术中图分类号:T P332文献标识码:A文章编号:1673-260X(2006)05-0045-02 CP U是决定电脑性能的核心部件,而CPU性能与工作频率密切相关.而工作频率又与很多因素有关,片面的追究某一方面的技术可能在短期内能够提高CPU的工作频率,但这种提高并不能决定CPU技术的发展方向.未来CP U技术的发展方向必定是双核(多核)处理技术、新型材料技术、量子计算和纳米技术以及其它新技术的综合发展.1 双核(多核)心处理器技术“双核(多核)心”技术就是在一颗CP U中真正集成两个(多个)物理运行核心,并且每个核心都使用自己独立的高速缓存.在实际使用中,大部分“双核(多核)心处理器”的工作原理和性能与使用两个(多个)独立CP U所组建的系统基本没有区别.在双内核处理器当中,每个内核都有独立的Hy perTransport总线连接系统请求单元(SRQ)和系统内存,能在一个时钟周期之内处理两倍以上的数据,管理一个以上的线程,这种技术使得整个系统性能有相当大的提高,而整体设计难度和制造成本并不高,从而能够在普通桌面系统中得到普及.双核(多核)处理器将会极大地提高工作效率,因为它所采用的体系结构有两种可能:一种是在一枚芯片内集成两个(多个)对等的CP U内核,这种设计实际上是一种横向维度的对等设计;另外一种则是纵向维度的双核(多核)设计.在第一种体系结构中,由于采用的是两个(多个)对等的CP U内核,每个CPU可以独立运作,有很好的并行运算,从而使性能获得提高.在第二种体系结构中,由于内部的CPU的地位并不相等,每个CP U无法进行独立运作,但它们逻辑是分立的,可以有效地提高CPU的硬件资源利用率,从而有效地提高了执行效力.这种体系结构的思想就是通过提高执行效率达到提高效能的目的.因此,在双核(多核)处理器技术中,无论采用第一种体系结构还是采用第二种体系结构,都能提高整个处理器的工作效率.2 新型材料技术U(中央处理器)的核心是硅半导体芯片,在半导体制造业发展的几十年中,硅原料本身的自然属性一直没有对芯片运行速度的提高产生任何阻碍作用.但是,随着芯片制造技术的不断改进,硅原料自身的一些不足之处逐渐成为了芯片运行速度进一步提高的绊脚石,但是制作芯片的硅衬底本身在本质特性上并未发生任何变化.目前在一些实验中采用了单一同位素硅(100%的硅28)做原料,大大改善了芯片的发热和能耗问题.这种纯同位素材料与现在的混和同位素材料相比能够带来很高的性能提升,但是其高昂的制造成本也使得该材料被大规模使用的可能性极小.目前在大规模量产中真正可行的改进方案就是应变硅技术.所谓“应变硅”,字面上意思是“受到应力的硅”.该技术的原理是将硅的晶体拉伸,这样沿拉伸方向电子的迁移率就会提升,导致电阻减小.在M OS管的栅极下沟道处的硅做成拉伸的“应变硅”,当M OS管打开的时候电流就会更顺利地沿着拉伸方向在源极和漏极之间流动,速度也能更快.这样,当MOS管工作时,主要电流还是通过沟道,向衬底分散的漏电流就会相应减少,而且MOS管与衬底间的寄生三极管能获得的驱动电流也相应减小,这样就减少了发生“闩锁”效应的可能.简单说,如果能够迫使硅原子的间距加大,就可以减小电子通行所受到的阻碍,也就相当于减小了电阻,这样一来发热量和能耗都会降低,而运行速度则得以提升.而实现该技术的关键是找到一种成本相对较低,可大规模应用的方法来加大硅原子距.目前Intel在其最新版本的P4和Dothan处理器中使用了这项技术.此外A MD也将在其90纳米的A thlon64产品上使用应变硅制造工艺.应变硅技术的应用在CPU制造工艺中是一个不小的进步,而且其生产成本也并不是很高,预计今后大多数处理器都将广泛使用应变硅技术,能够让速度继续得以提升.3 量子计算和纳米技术应用量子计算机,简单说就是基于量子物理学原理,能够实现量子计算的机器量子计算机的概念源于对可逆计算5CP.4机的研究,其目的是为了解决计算机中的能耗问题.若计算机中的每一步操作都可以改造为可逆操作,那么在量子力学中,它就可以用一个么正变换来表示.早期量子计算机,实际上是用量子力学语言描述的经典计算机,并没有用到量子力学的本质特性,如量子态的叠加性和相干性.半个多世纪以来电子计算机的基本原理并没有任何改变,是建立在对二进制“比特”的操作上.机器性能的提高主要靠缩小元器件的尺寸.预计再过20年左右,将要降到几个原子的大小,而当电路线宽小于10纳米时,电子波动性必须考虑,这时会出现种种新的物理现象,称为量子效应.利用量子效应工作的电子元件称为量子元件,量子处理器和量子计算机的出现将是必然.而实现量子计算,需要大量纳米科技的基础研究成果.所谓纳米是一个长度概念,一纳米为十亿分之一米.纳米技术是以纳米材料为基础的.纳米材料被定义为在尺度上小于一百纳米材料体系,在此体积下,物质将表现出不同于常态的特殊性,在晶粒尺寸、表面面积与体内原子数比和晶粒形状等方面与一般材料有很大的不同.纳米材料作为新一代革命性材料的最基本建构单元,使得我们可以进入自然尺度之外的空间来做观察,纳米科技的研究已发掘出一些新的制造和操纵材料,可用于处理器、内存等芯片的制造过程,将给传统IT技术带来新的突破和商机.总体上讲,“双核(多核)心”技术、新型材料技术、量子计算和纳米技术将是P4之后通用CPU的发展方向.不过,在实际生活中,影响CPU技术的还不止这些技术上的因素,还有其它一些不确定的因素,包括商业因素等.我们只有全面衡量各种因素,才能正确地把握CP U 的发展方向.(责任编辑 白海龙)(上接第33页)量居全世界第一,得天独厚的药材资源,为赤峰医药产业提供有力支持,赤峰制药集团可以利用这种天然优势,力求打造北方最大的原料药生产基地.赤峰制药集团2000吨土霉素扩产是自治区重点工程,力争“十一五”期末土霉素产量6000吨,居全国第二,盐酸土霉素达800吨,居全国第三,灰黄土霉素达300吨,居全国第一.把赤峰建成特色药、中成药的生产基地,将生物产业集群做大.3.3 食品工业集群赤峰食品工业具有一定的比较优势,随着人民生活水平的提高,食品工业有着广阔的发展空间和巨大的市场需求.赤峰地区具有天然资源优势,可以充分带动赤峰农业产业化,也能够吸引大量的剩余劳动力,草原兴发和塞飞亚两个规模较大的龙头企业可以带动食品工业快速发展,形成集体优势.赤峰伊利乳业有限责任公司日产120吨液态奶项目开工,此项目可带动周边10个旗县区发展奶牛业.塞飞亚集团2000万只肉鸭项目建成投产,此项目可安置7000人就业,酒类产业有宁城老窖公司和燕京啤酒赤峰有限公司.这些龙头企业可以促使集群的形成与发展.参考文献:[1]李小建.经济地理学.高等教育出版社,2005.[2]高洪森.区域经济学.中国人民大学出版社,2003.(责任编辑 白海龙)(上接第42页)自己须要的其他功能.多态多态是指一个方法只能有一个名称,但可以有许多形态,也就是程序中可以定义多个同名的方法,用“一个接口,多个方法”来描述.可以通过方法的参数和类型引用.总之,在面向对象的编程中,封装能让程序员不必修改公有接口的代码即可实现程序的移植;继承能使重用代码成为可能;多态能使程序员开发出简洁,易懂,易修改的代码.同时,使用面向对象的思维方法,非常符合人类的思维习惯,它把一个把业务逻辑从具体的编程技术当中抽象出来,这个抽象的过程是自上而下的,也就是先不考虑问题解决的细节,把问题的最主要的方面抽象成为一个简单的框架,集中精力思考如何解决主要矛盾,然后在解决问题的过程中,再把问题的细节分割成一个一个小问题,再专门去解决细节问题.当然,不能断言,面向对象编程要比面向过程编程好,每种编程方式都有其优势的一面,如面向过程的编程开发快,发布快;面向对象的编程易于维护,可扩展和代码重用.到底哪个编程模型好,看用户的实际需要与便利,以便在更具体的细节上进行深究探索,来开发出更实用的好项目.参考文献:[1]杨敏.V isual F oxPro6.0实用教程[M].成都:电子科技大学出版社,2001.[2]丁爱萍.V isual BASIC程序设计(第2版)[M].北京:电子工业出版社,2003.[3]张效祥.Jav a就业培训教程[M].北京:清华大学出版社,2006. 2.(责任编辑 白秀云)6 4。
