基於现今人工智慧（AI）时代需要更节能的运算，尤其是在晶片布线和堆叠方式对於效能和能耗至关重要。应用材料公司今（9）日於美国SEMICON WEST 2024展会，发表两项新材料工程创新技术，旨在将铜互联电网布线微缩到2奈米及以下的逻辑节点，以协助晶片制造商扩展到埃米时代，来提高电脑系统的每瓦效能。

应材Endura Copper Barrier Seed IMS( 铜阻障层晶种整合性材料解决方案) 与 Volta Ruthenium CVD（化学气相沉积??金属系统）

据悉，目前最先进的逻辑晶片中共包含数百亿个电晶体，经由长度超过96.5公里的微型铜线连接起来，数十年来低介电常数和铜一直是业界的主力布线组合。但随着产业规模微缩到2奈米及以下，更薄的介电材料会使晶片的机械结构强度变弱；而变窄的铜线，则会导致电阻急剧增加，进而降低晶片效能并增加能耗。

应材的Black Diamond材料数十年来便一直引领业界，利用低介电常数（或称「k 值」）薄膜包裹铜线，并强化晶片的3D堆叠结构强度。藉此减少累积电荷、互连电网电阻，以免徒增功耗并导致电子讯号间彼此干扰。

应用材料公司半导体产品事业群总裁帕布·若杰（Prabu Raja）博士指出：「应材最新发表的整合性材料解决方案，能使业界将低电阻铜布线微缩到新兴的埃米节点；加上提供最先进的低介电常数材料，可有效降低了电容效应并强化晶片结构强度，将3D堆叠提升到新高度。」

於今日推出Black Diamond的升级版，则为该公司Producer Black Diamond PECVD系列的最新产品降低了最小k值，可减轻晶片电容效应，微缩推进至2奈米及以下；同时提供更高的机械结构强度，强化逻辑和记忆体晶片的3D堆叠效能。此对於有意将3D逻辑和DRAM记忆体堆叠升级到新高度的晶片制造商和系统公司至关重要，而被领导大厂采用。」

此外，随着晶片制造商进一步微缩布线尺寸，阻障层和衬垫在布线体积中占了更大的比例，无法从物理上在剩馀空间中建立低电阻、无空隙的铜布线。

应材推出最新整合性材料解决方案 IMS（Integrated Materials Solution），则强调在一个高真空系统中结合了6种不同的技术，包括业界首创??和钴（RuCo）的二元金属材料组合，能让晶片制造商将铜布线微缩到2奈米及以下节点；同时将衬垫厚度减少33%至2奈米，为无空隙铜回流提供更好的表面特性，并将线路电阻降低高达 25%，从而改善晶片效能和能耗。如今采用Volta??CVD的新型应材Endura Copper Barrier Seed IMS（铜阻障层晶种整合性材料解决方案）已被所有顶尖逻辑晶片制造商采用，并开始向3奈米节点的客户出货。

三星电子??总裁暨晶圆代工开发团队负责人 Sunjung Kim 表示：「在图案化技术的进步推动装置尺寸缩小的同时，包括互连电网布线的电阻、电容和可靠性在内的其他领域仍存在关键挑战。三星正采用多种材料工程创新，将微缩的优势扩展到最先进的节点。」

台积电执行??总经理暨共同营运长米玉杰（Y.J. Mii）博士表示：「半导体产业必须大幅提高能源效率，以实现 AI 运算的永续成长。降低互连电阻的新材料将在半导体产业中发挥关键作用，与其他创新一同精进整体系统效能和功率。」

应材是晶片布线制程技术的产业领导者。从7奈米到3奈米节点，互连布线步骤大约变成了3倍，使应材在布线领域的可服务市场机会增加超过 10 亿美元，估计每月产 10万片投产晶圆（WSPM）的绿地产能，约为60亿美元。展??未来，透过导入晶背供电技术，预计将使应材的布线商机再增加10亿美元，每10万片投产晶圆达到约70亿美元。