應材發布電晶體與佈線創新技術 加速AI晶片效能
應用材料 (AMAT-US) 今 (12) 日宣布推出全新的沉積、蝕刻及材料改質系統，能在 2 奈米及更先進節點提升尖端邏輯晶片效能。這些技術透過對電晶體進行原子尺度改良，從而大幅提升人工智慧 (AI) 的運算能力。
應材指出，採用環繞式閘極 (GAA) 電晶體是半導體產業的重要轉折，也是實現更高能源效率，以支撐更強大 AI 晶片運算所需的關鍵技術。隨著 2 奈米世代環繞式閘極晶片今年邁入量產，應材同步推出全新的材料創新技術，進一步強化埃米節點的新一代環繞式閘極電晶體效能。這些全新晶片製造系統帶來的整體效益，顯著提升 GAA 製程節點轉換的整體能源效率。
應材半導體產品事業群總裁帕布 ‧ 若傑 (Prabu Raja) 博士表示，AI 快速發展將運算效能推向極限，而運算技術的突破始於電晶體。為了在埃米時代持續領先，應材致力於推動材料工程突破，提升節能運算表現。這些全新系統不僅延續應材長期以來在電晶體與佈線關鍵變革領域的領導地位，同時協助客戶加速推進晶片發展藍圖，以因應 AI 飛速演進的步伐。
環繞式閘極電晶體的核心在於水平堆疊、承載電流的「奈米片」。這些奈米片由僅數奈米寬的超薄矽所構成，其物理結構必須具備極高的精準度，才能確保每一片都能有效作為電荷載子的傳導路徑。
奈米片的表面狀況尤為關鍵，即使是原子級的粗糙或污染，都可能顯著影響其電性表現和最終晶片的整體效能。潔淨且高度均勻的奈米片表面，可大幅提升通道的電子遷移率，這在決定電晶體開關速度方面至關重要，從而製造出速度更快、能源效率更高的電晶體，以滿足新一代 AI 晶片的需求。
應材 Producer Viva 自由基處理系統可對奈米片表面進行埃米級的精準工程化處理。Viva 的核心是一項專利供給架構，能產生超高純度的自由基物種。該技術結合應材的遠端電漿源與多項硬體創新，有效濾除可能損害表面結構的高能帶電離子。濃縮的中性自由基可形成更溫和、無損傷的處理環境，使深埋的電晶體結構亦能實現均勻的表面處理。
Viva 系統已獲多家領先的邏輯晶片製造商採用，用於 2 奈米及以下製程節點的先進通道工程。
全新 Viva 系統在邏輯與記憶體製程中亦有其他應用。當與應材 Producer Pyra 熱退火製程結合使用時，額外的自由基處理可進一步降低銅導線的電阻，並有望在最先進節點中延伸銅於低層金屬佈線的應用。
環繞式閘極電晶體的垂直 3D 架構，使晶片製造商必須以極高的精準度蝕刻深而狹窄的溝槽。這些結構必須維持均勻的深度、筆直的側壁，以及平坦的矩形底部，因為即使是微小的偏差，都可能影響電晶體的速度、能源效率與整體效能。隨著製程節點持續微縮，這樣的精準度使得先進電漿蝕刻技術變得不可或缺。
應材近日推出 Centris Sym3 Z Magnum 蝕刻系統，為 Sym3 Z 系列的最新產品。Sym3 Z 平台將脈衝電壓技術 (Pulsed Voltage Technology, PVT) 導入大規模量產，透過微秒級離子控制技術，在環繞式閘極電晶體中實現高深寬比結構。該平台已獲得廣泛採用，成為 2 奈米邏輯製程的主力設備，並已在全球部署超過 250 個製程腔體。
為持續推動製程微縮，Sym3 Z Magnum 首度導入突破性的第二代脈衝電壓技術 (PVT2)。PVT2 不僅打破傳統上離子方向性與晶圓近端電漿控制之間的取捨限制，亦可獨立調控離子入射角度和能量，在晶圓表面形成更清晰、精準的離子軌跡。
應材透過將 PVT2 與系統的新型電漿源技術相結合，Sym3 Z Magnum 能蝕刻出乾淨、精確的溝槽，進而形成更均勻的奈米片、更快速的電晶體切換速度，以及更高品質的磊晶結構，全面提升電晶體速度與晶片整體效能。
除了埃米級邏輯製程之外，Sym3 Z Magnum 也推動動態隨機存取記憶體 (DRAM) 和高頻寬記憶體 (High-bandwidth Memory, HBM) 的技術發展，提供打造更高密度陣列與更高堆疊結構所需的精準蝕刻輪廓。憑藉其廣泛的應用範圍，該系統已獲多家領先的晶片製造商快速採用，進一步鞏固應材在先進蝕刻領域的領導地位。
為實現更強大的 AI 運算，需要超越電晶體元件本身的創新技術。隨著製程微縮持續推進至 2 奈米以下，連接每個電晶體與佈線網路的微小金屬接點變得越來越薄，對晶片整體電阻的影響日益顯著，並逐漸成為效能與能源效率的關鍵瓶頸。在奈米級尺度下，傳統鎢製接點在導電效益面臨挑戰。相較之下，鉬可在更薄的情況下仍維持良好的電子傳導能力，因此成為埃米節點中新一代接點的理想替代材料。
應材 Centris Spectral 鉬原子層沉積系統可選擇性沉積單晶鉬，與目前的業界標竿應材 Endura Volta 選擇性鎢系統相比，關鍵接點電阻最多可降低 15%。由於這些接點構成互連佈線與電晶體之間最微小的連結，維持低電阻對於確保晶片的最高效能與能源效率至關重要。
Spectral 是全新系列的原子層沉積設備，採用最先進的四座反應器設計，具備高精度化學供給、多功能的電漿與熱處理能力，以及同時支援時間式與空間式原子層沉積的專用硬體配置，可製作多樣化的先進薄膜，為新一代 AI 晶片發展提供關鍵技術支援。
Spectral 系統目前已獲領先的邏輯晶片製造商採用，應用於 2 奈米及以下先進製程節點。