行业背景与挑战 - 半导体行业正因AI算力需求激增而不断推动制程微缩极限 旨在从处理器中数百亿晶体管中榨取更高能效表现 [2] - 行业正进入快速非线性变革期 传统光刻微缩已不足以满足需求 在最先进的埃米级逻辑节点 性能和功耗越来越由材料决定 [4] - 领先的逻辑芯片制造商正在引入2纳米及以下的环绕栅极晶体管 该技术能在相同功耗下实现更高性能 但工艺复杂性急剧增加 构建其复杂的3D结构需要超过500个工艺步骤 [2] 新产品发布与核心价值 - 应用材料公司推出了两款芯片制造系统 旨在为全球最先进的逻辑芯片制造最小的特征结构 通过原子级精度的材料沉积控制 使芯片制造商能够构建更快、更节能的晶体管 以支撑当前全球AI基础设施的建设步伐 [1] - 这两款系统利用材料创新来创建与环绕栅极晶体管相关的最复杂结构 实现了对金属和绝缘电介质的关键材料沉积 这些材料极大地影响了先进芯片的性能和能效 [3] Precision™ Selective Nitride PECVD 系统 - 该系统采用业界首创的选择性自下而上沉积工艺 仅在隔离沟槽所需位置沉积氮化硅 其在氧化硅上沉积一层致密的氮化硅层 有助于隔离结构承受后续可能使材料凹陷的工艺步骤 [7] - 该工艺在低温下运行 以避免对底层薄膜或结构造成任何损伤 通过保持隔离沟槽的原始形状和高度 有助于维持一致的电气特性 减少寄生电容 降低漏电 提升整体器件性能 [7] - 该系统旨在解决浅沟槽隔离的完整性问题 下一代AI GPU预计在邮票大小的空间内集成超过3000亿个晶体管 若隔离不当会导致寄生电容和漏电 影响芯片每瓦性能 [5] - 该系统正被领先的逻辑芯片制造商在2纳米及以下的环绕栅极工艺节点采用 [8] Trillium™ ALD 系统 - 该系统是一个集成材料解决方案 旨在为最复杂的环绕栅极晶体管栅极堆叠精确沉积金属 通过将多个金属沉积步骤集成在单一平台 为芯片制造商提供了调节不同晶体管阈值电压的灵活性 [12] - 该系统利用经过验证的Endura平台创造并维持极高的真空度 保护晶圆免受洁净室环境中的杂质影响 这对于在硅纳米片之间微小空间内沉积多种材料至关重要 [12] - 该系统通过提供金属栅极堆叠层的埃米级厚度控制 提供了先进环绕栅极晶体管所需的可调性和可靠性 同时提升了晶体管性能、功耗和可靠性 [12] - 该系统专为环绕栅极应用高度定制 具备新特性以实现更薄功函数金属和零体积偶极子材料 以解决环绕栅极结构中的有限空间问题 [13] - 该系统正被领先的逻辑芯片制造商在2纳米及以下的环绕栅极工艺节点采用 [13] 技术细节与应用 - 在环绕栅极晶体管中 栅极堆叠需要完全包围多个水平纳米片 其间距仅约10纳米 相当于人类头发宽度的约万分之一 栅极堆叠中的任何间隙或不均匀都可能导致晶体管开关特性变异 并对芯片性能、功耗、可靠性和良率产生负面影响 [11] - 浅沟槽隔离是用于电隔离相邻晶体管的关键技术 这些狭窄的隔离沟槽是环绕栅极器件中最小的结构之一 在大规模制造中难以保持隔离质量 [6]