Toshiba, IBM et AMD développent la plus petite cellule SRAM à FinFET du monde à porte métallique et k élevé

Toshiba Corporation (TOKYO : 6502), IBM (NYSE : IBM) et AMD (NYSE : AMD) ont annoncé aujourd'hui avoir développé en commun une cellule de mémoire vive statique (SRAM) d'une superficie d'à peine 0,128 micromètres carrés (?m²), la plus petite cellule SRAM fonctionnelle du monde, qui fait appel à des transistors à effet de champ à ailettes (fin-shaped Field Effect Transistors, FinFET).

La cellule, développée avec un matériau de porte métallique à k élevé (high-k/metal gate, HKMG), présente des avantages par rapport aux cellules FET planaires des futures générations de technologie. Les cellules SRAM sont des composants qui équipent la plupart des circuits intégrés de grande taille de niveau système tels que les microprocesseurs et de plus petites cellules SRAM pourraient permettre de réaliser des processeurs plus rapides et plus petits, moins consommateurs d'énergie. La technologie a été annoncée le 16 décembre dans un article technique présenté lors de la conférence internationale Electron Devices Meeting 2008 (http://www.his.com/~iedm/general/) qui s'est tenue à San Francisco, en Californie.

Pour réduire la taille du transistor pendant la création des cellules SRAM à l'aide de transistors planaires classiques, les fabricants de CI ajustent en général les propriétés en dopant d'impuretés la surface du dispositif. Mais cet ajustement crée une variabilité indésirable et dégrade la stabilité de la SRAM. Ce problème devient critique, particulièrement à partir du n?ud 22 nm de la technologie et au-delà. L'emploi de FinFET -- transistors verticaux à canaux de silicium non dopé en forme d'ailette ? constitue une approche alternative pour permettre la réduction de taille des cellules SRAM sans variation caractéristique.

Les chercheurs des trois entreprises ont fabriqué une cellule SRAM FinFET très fortement proportionnelle en matériau HKMG. C'est la plus petite cellule SRAM à FET non planaire jamais réalisée : à 0,128 ?m², la cellule intégrée est plus de 50 % plus réduite que la cellule FET non planaire de 0,274 ?m² précédemment présentée. Pour réaliser cet objectif, l'équipe a optimisé les processus, particulièrement en ce qui concerne le dépôt et l'élimination des matériaux, notamment le HKMG, des surfaces verticales de la structure du FinFET non planaire.

Les chercheurs ont également étudié la variation stochastique des propriétés des FinFET dans les cellules SRAM à haute proportionnalité et simulé les variations des cellules SRAM à une taille de cellule encore plus réduite. Ils ont mis en évidence le fait que les FinFET sans dopage des canaux amélioraient de plus de 28 % la variabilité caractéristique des transistors. Dans les simulations de cellules SRAM de 0,063 ?m² de superficie, équivalente ou supérieure à la proportionnalité de cellule du n?ud 22 nm, les résultats ont confirmé que la cellule SRAM FinFET devrait offrir un gain notable de stabilité de fonctionnement comparé à la cellule SRAM à FET planaire de cette génération.

En parvenant à fabriquer des cellules SRAM à FinFET hautement proportionnels avec HKMG, les entreprises ont positionné les FinFET comme une structure à transistors séduisante pour les SRAM du n?ud 22 nm et au-delà. La nouvelle technologie a avancé d'un pas en avant vers des dispositifs encore plus puissants.

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