它可能不是你通常所说的“智能”材料，但铜确实有助于将更多的智能封装到普通的微芯片上。IBM目前正在使用这种材料，其他大型芯片制造商很快也将采用这种材料，在其硅片上生产精巧的电路。将成为未来规范的突出改进不言自明。运行速度比现在快四倍的芯片，连接尺寸不到现有芯片一半的芯片，更令人难以置信的是，更小的芯片将变得普遍。摩尔定律指出，封装在单个计算机芯片上的晶体管密度每18个月就会翻一番，这一定律得到了一种已知最古老金属的支持。 铜与铝所有这些都乞求问题 - 如果铜是在筹码上制作电路的好材料，为什么它不是首先使用？到目前为止，铝尽管是电导体和热导体较差的铝，但仍保持摇摆。然而，铝有一个物质铜没有 - 它没有扩散到用于制造芯片的硅半导体材料中。 铜硅芯片将杂散金属离子扩散到硅芯片中，为半导体材料造成灾难，该灾难由外离子中毒。当首先产生芯片时，芯片制造商发现从金属电路扩散到硅中的铜离子，因此不能使用。硅科学家一直在努力防止这种扩散多年。 1997年8月，Sematech，领先芯片制造商的研究和开发集团宣布，它成功地将铜与硅隔离。一个月后，IBM宣布了基于技术的自己的制造过程，用铜代替传统的铝。IBM认为CMOS 7S，随着该技术所知，将允许其建立更高的执行，更高功能的计算机系统的微处理器，图1，以及其他制造商可以创建需要更少的电力的较小，更轻的电子设备。
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图1所示。IBM六级铜互连技术扫描电子显微镜图像(版权所有IBM公司) |
铜的优点
铜凭借其优越的电学和热学性能实现了这一点。由于铜是比铝更好的导体，所以铜的互连线可以做得更窄——0.1微米而不是0.25微米。IBM表示，新芯片上的电路尺寸将达到0.2微米，在一个芯片上可以容纳多达1200万个栅极。总的来说，CMOS 7S可以在一个芯片上封装1.5 -2亿个晶体管，这意味着计算能力的大幅提升。 更小芯片的影响如此紧密的包装是可能的，因为铜传导非常好，从而防止对电路的损坏过热。并不是那么有这种危险的无论如何 - 基于CMOS 7S技术的晶体管仅以1.8伏特运行，允许非常低的功率操作。基于技术的器件应在其电池上排出较少，或者需要更少的重量电源包。由于铜基芯片，便携式计算机，手机和个人数字助理都可以减肥。 CMOS 7S芯片的结构如图2所示，CMOS 7S是一项复杂的技术。每个芯片上都有六层金属，可以进行复杂的电路设计。但Sematech和IBM是如何在不损害半导体的情况下做到这一点的，仍然是一个秘密——这可以理解，因为基于铜技术的设备有巨大的潜在市场。
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图2。CMOS 7S铜工艺的扫描电镜横截面，显示用于芯片布线的6个铜电平和用于局部互连的1个钨电平。Inset sho0.16微米有效通道长度，一个令人印象深刻的尺寸减少了当前技术(版权所有IBM公司) |
CMOS 7S芯片的应用IBM微电子公司已经推出了基于CMOS 7S的下一代特定应用集成电路(asic)。该公司还生产设计工具和服务，以协助其他电子制造商制造自己的产品。这种设计套件旨在帮助电脑、通讯设备和消费类电子产品的开发人员通过使用铜来改善其产品的功能。2020欧洲杯下注官网该套件将使asic的制造成为可能，设计用于执行诸如操纵3D图形或控制数码相机等功能。asic已经被广泛应用于从电子游戏到电话交换系统的一切领域。 对铜业的影响那么，这一切对全球铜的消费意味着什么呢?不幸的是，对这个行业来说，并不是很多。尽管每年有数百万块芯片被售出，而且这个数字预计还会迅速增长，但每块芯片所需的铜材料数量可以以微克为单位来衡量。但铜业发展协会(Copper Development Association)会长罗伯特•佩恩(Robert Payne)表示，声望很重要。他说，重要的是铜提供的先进技术，而不是消耗的重量。 |