美国公司日前成功地开发出世界上最快的MOS晶体管，从而超越了美国英特尔公司。这就是AMD公司于2001年12月的“2001 International Electron Device Meeting（2001 IEDM）”发表的工作频率为3.4THz的晶体管。此前的最高记录是英特尔在2001 IEDM的前一周发表的工作频率为2.63THz的晶体管。按照ITRS（国际半导体技术指标）的规划，这一级别的技术将在2010年达到实用水平，不过AMD公司并未宣布此次发表的工作频率3.4THz的晶体管何时进入实用阶段。

　　AMD与英特尔虽然在面向个人的微领域展开了提高的竞争，但此前在晶体管及电路的研究开发方面AMD始终落后于英特尔。仅从学会发表方面来看，英特尔不只领先AMD，而且也遥遥领先于众多半导体厂家高居首位。但是，AMD在产品开发领域则一直与英特尔公司旗鼓相当。领先英特尔首先推出工作频率为1GHz的MPU等就是很好的例子。AMD在晶体管性能竞争中超越了英特尔还是首次。

　　AMD在近半年迅速提高了晶体管的性能。从作为决定晶体管性能的栅极长度来看，在2001年6月，AMD开发的晶体管为35nm，是英特尔的近2倍。但是，仅在半年之后便缩小到了与英特尔相同的15nm。在栅极长度突破50nm的晶体管中，基本上都是以数nm的速度推进微细加工工艺，但是象AMD公司这样一下子将栅极长度缩减到一半以下的实在是令人震惊。

　　对于两家公司的晶体管开发之争，也有一种冷淡的看法：“不过是对各自的MPU进行宣传的一环”（某知名半导体制造商的CMOS技术人员）。但是，其他的半导体制造商却难以袖手旁观。因为在两家公司激烈竞争中，他们必须进一步加快晶体管的开发，也就是加快晶体管的微细加工速度。如果不积极参与竞争，就会失去未来的市场。

运行速度合格，其他方面不合格

　　截止2001 IEDM结束，共有三家公司发表了栅极长度不足20nm的MOS晶体管。他们分别为试制出栅极长度为15nm晶体管的AMD和英特尔以及试制出栅极长度为16nm晶体管的意法合资公司STMicroelectronics。从试制品的电气特性来看，各公司之间具有不小的差异。引人注目的是除了工作频率以外，AMD试制的晶体管性能在作为指标的漏极电流方面均胜出一筹。

　　AMD开发的晶体管的特点是在栅极绝缘膜中采用了SiON与Si3N4的叠层薄膜。与现有产品使用的SiO2相比，比介电率高，是所谓的high-K材料。虽然叠层薄膜的厚度为1.4nm，但如果换算成SiO2就相当于0.8nm。而英特尔使用的则是比介电率更高的ZrO2，并且未公布换算成SiO2的厚度。由于漏极电流是AMD试制品的2/3左右，因此估计SiO2换算后薄膜的厚度可能要比AMD公司的试制品厚一些。

　　仅就三家公司的发表来看，可以说三家公司均首先把力量集中到了提高运行速度的方面。与ITRS规划对照来看，即使是AMD公司的试制品也只满足了工作频率的要求值，其它性能均没有达到所要求的值。尤其是在显示驱动能力的漏极电流上，试制品与规划的要求差距非常大。而且，还有一个问题就是晶体管的电源电压高出了规划要求值的+0.6V，为+0.8V。如果电源电压为+0.6V，那么唯一合格的工作频率也不能满足要求值。正如AMD公司Technology Research Strategic Technology Group Senior Member of Technical Staff的Bin Yu所说：需要一种比介电率更高的high-K材料，“为了在+0.6V中运行，必须积极地采用新材料。更为重要的是提高门容量的技术”。

　　栅极绝缘膜成了阻碍提高栅极长度为15nm的晶体管性能的瓶颈。“虽然需要high-K材料，但到目前尚不能确定合适的材料”（某大型半导体厂家的技术人员）。采用ZrO2的英特尔公司也透露“（目前所使用的ZrO2也）只不过是两三种候选材料之一”（英特尔公司Logic Technology Development Components Research Director of Transistor Research、 Fellow Robert S.Chau）。

微细加工是否已达极限？

　　今后，微细加工在15nm以下每进展一步，确保漏极电流就会变得更为困难。同时high-K材料的支持也将面临极限。正因为如此，迅速走红的技术便是具备双栅极结构的MOS晶体管（图3）。这是一项此前就被人们所熟知的技术，在2001 IEDM上，美国IBM等公司相继发表了这方面的研究成果。

　　根据IEDM 2001举办的讨论栅极长度为10nm晶体管技术（预定于2015年达到实用水平）的分组讨论会上与会者的意见统计结果来看，认为必须使用双栅极结构的研究人员占了大多数。（

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