На прошедшей неделе прошёл симпозиум IEEE Nanotechnology, на котором представители компании IBM прочли панегирик медным соединениям. В общем-то, заслуженно. Компания IBM в середине 90-х сделала всё от неё зависящее, что бы мир полупроводниковых интегральных схем перешёл с алюминиевых проводников на медные. Простая в кавычках замена одного материала на другой сразу позволила увеличить производительность решений почти на 30 %. Это была революция. И этой революции в текущем году исполняется 20 лет. Первый предсерийный образец процессора на медных соединениях компания представила в 1997 года. Им стал процессор IBM CMOS 7S. Коммерческие поставки процессора стартовали в 1998 году.

Проблема перехода на медь была в том, что медь "отравляет" кремний. Кроме того, алюминий наносился на кремниевую подложку в процессе химического осаждения, что не подходило для меди. В итоге в IBM реализовали процесс гальванопокрытия медью участков с проводимостью, а чтобы между кремнием и медными проводниками не было прямого контакта, была придумана технология с образованием защитной плёнки между медью и кремнием. Обе технологии были настолько необычны для существующего тогда техпроцесса CMOS, что только последующий успех IBM заставил индустрию поверить в медные соединения. Компания просто озолотилась, продавая эту технологию, в том числе компаниям Intel и AMD. Процессор Intel Pentium 4 вышел уже на медных соединениях.

Медные соединения внутри процессора IBM CMOS 7S (7 слоёв, диэлектрик для наглядности удалён)

Сегодня ведётся много разговоров о перспективах графена в качестве заменителя меди в микросхемах. При всех достоинствах этого материала, отмечают в IBM, процесс создания графеновых проводников отличается нестабильностью, что выражается в неравномерности роста слоя. Говорить о каких-то заданных характеристиках чипов в таких условиях проблематично.

Что касается меди, то здесь всё предсказуемо. Кроме того, остаётся место для улучшения характеристик медных проводников за счёт подбора изолирующего покрытия. Например, в IBM заявляют, что изоляция меди кобальтом показывает лучшую проводимость электронов медью, чем графеном. Также в качестве изолирующих материалов можно экспериментировать с другими металлами платиновой группы, что может дать интересные результаты. В сухом остатке, уверены в IBM, медь будет жить "вечно" — до скончания эпохи классического техпроцесса CMOS.