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深入解析苹果A7与其它厂商芯片有何不同图

发布时间:2019-08-15 19:15:23 编辑:笔名

  苹果的A7处理器不仅在技术上非常先进,同时也是优秀的工程代表。它采用三星28nm低功耗(LP)、前栅极(Gate First)、高K金属栅极(HKMG)工艺制造,拥有九个铜金属层和低K电介质,以及一个顶部铝金属层,其中前栅极晶体管结构来自通用平台技术(Common Platform Technology) IBM、GlobalFoundries、三星组成的联盟。

  ChipWorks撰文,介绍了A7的前道工序(FEOL)晶体管结构,并和苹果及其它厂商的芯片进行了对比。对半导体晶体管技术感兴趣的同学不妨看看。

  2010年9月的苹果A4工艺是三星45nm多晶硅晶体管,以及180nm接触栅极间隔,NMOS(N型金属氧化物半导体)、PMOS(P型金属氧化物半导体)晶体管结构基本一致,主要区别就是多晶硅栅极、源极-汲极硅化物所用材料的不同。

  2011年 月的A5转向了 2nm HKMG工艺(当然还是三星),10个金属层,前栅极,接触栅极间隔缩短至1 0nm,PMOS晶体管增加了硅锗(SiGe)通道,NMOS、PMOS也使用了独立的功函数金属。

  硅锗通道改善了PMOS的空穴漂移率,也是晶体管功函数的一部分。

  2012年9月的A6延续了上述工艺。

  45nm A4 MOS

  A7是苹果的第一款28nm工艺处理器,大部分很像 2nm,接触栅极间隔进一步缩至120nm,PMOS、NMOS晶体管因为结构不同而可以轻松区分。

  NMOS晶体管使用了NMOS功函数金属栅极,沉淀在高K栅极电介质上,而后者是二氧化铪附着在薄薄的一层二氧化硅上组成的。因为硅化物多晶硅栅极也是在HKMG栅极堆栈之后形成的,所以它同样属于前栅极技术的范畴。

  28nm A7 NMOS

  PMOS晶体管最大的特点是PMOS栅极下的硅锗通道,以及沉淀在高K电介质堆栈上的独立PMOS功函数金属。NMOS金属栅极在PMOS金属栅极之上,表明PMOS晶体管是先形成的。

  28nm A7 PMOS

  NMOS金属栅极对PMOS晶体管的电气属性无影响,但Kabini是在多晶硅沉淀步骤中用来保护PMOS金属栅极的一个屏障。

  PMOS、NMOS晶体管的侧壁间隙壁结构(SWS)形状很接近,而且两种晶体管都覆盖了同样的接触蚀刻终止层(CESL)。

  需要功函数各异的两种不同金属栅极是HKMG技术的最大挑战,比在多晶硅上难得多。

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