主要观点:作者研究奔腾处理器的硅芯片时发现一些信号线连接到硅衬底的令人困惑的结构,即天线二极管,这些天线二极管用于在制造过程中保护电路免受损坏。文中详细介绍了奔腾处理器的结构,包括多层金属布线、晶体管等,以及天线二极管的作用、构造和防止天线问题的方法等,还提到了天线效应在现代集成电路中仍是一个问题及相关研究和规则。
关键信息:
- 1993 年发布奔腾处理器,文中研究的是原始奔腾,有 310 万个晶体管。
- 奔腾处理器由多层构成,包括硅、多晶硅布线、三层金属布线及钨插塞等。
- 制造集成电路的过程复杂,早期用湿蚀刻,后用干蚀刻,干蚀刻导致等离子体诱导氧化物损伤即天线效应。
- 天线效应影响因素包括仅晶体管栅极对感应电压敏感、上层金属安全、感应电压与金属线长度成正比、当前蚀刻的金属层有风险等。
- 防止天线问题的方法有将长导线分段、将长导线移到顶层金属层、添加天线二极管等,奔腾处理器采用动态二极管降压方法。
- 天线二极管在奔腾处理器中用于一小部分布线,在制造过程中可让电荷流到衬底,其外观与“阱抽头”相似但用途不同。
- 天线效应在现代集成电路中仍是问题,集成电路制造商有天线规则,软件会检查设计以确保不违反规则。
重要细节: - 晶体管可视为源极和漏极之间的开关,由栅极控制,源极和漏极由掺杂杂质的硅形成 N+硅,栅极由多晶硅层构成,被极薄的绝缘氧化层与硅隔开。
- 文中的图片展示了奔腾处理器的硅芯片及各层结构,如金属层、晶体管等,还展示了天线二极管的位置及与其他结构的关系。
- 注释中提到了相关研究论文及奔腾处理器的不同型号等信息。
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