IBM新方法能更精确地量测次14纳米世代晶体管温度

IBM在美国举行的IEEE国际电子组件会议（IEDM，12月3~7日）上展示纳米等级组件的热图（heat-maps）；该公司采用了一种新方法，能更精确地量测次14纳米世代晶体管温度──藉由先测量一个点的热阻（thermal resistance），然后是热通量（heat flux），能更精确地产生微小组件例如晶体管与内存单元的热图。

瑞士苏黎世（Zurich）的IBM Lab研究员Bernd Gotsmann接受EE Times独家专访时表示，要量测最新设计的次14纳米晶体管与内存热点温度，到目前为止难度都非常高：「其中的问题很类似我们用手去触摸木材与金属时，它们的温度就算相同，但是因为不同材质的热阻不同，我们也会感觉到不同的温度。」

IBM团队以配备金/铬（Au/Cr）触点之TiO2 基板上的VO2相变化电阻所做的实验之热点绘制，显示电流灯丝（current filaments）周遭的自发热

（来源：IBM）

为了解决以上问题，IBM以热注射器（heat injector）与扫描探针温度计（scanning probe thermometer）来装备原子力显微镜的尖端，以量测热通量。首先将已知温度注入组件（例如关闭的晶体管），接着由探针温度计量测返回热通量；这个步骤能分辨出材料的热阻，类似于辨别其温度究竟是像木材或是金属。

第二个步骤是将待测组件开启，以探针温度计量测补偿其热阻的主动热通量，因此就能更精确地量测组件的温度，特别是以次14纳米先进制程生产的组件。透过重复以上过程，同时以原子力显微镜（AFM）扫描组件表面，就能绘制出热图并轻易识别出热点，再以重新设计细节或重新尝试来补救。

目前IBM的研究团队正在为次14纳米晶体管以及内存单元等组件，开发次纳米分辨率的热图，并期望能将该技术授权给半导体设计业者；该公司表示，产生整个组件的热图只需花费2分钟左右时间。而IBM自己正在利用该技术绘制自家开发的次10纳米晶体管与内存单元的热图。

编译：Judith Cheng

（参考原文： IBM Scans 10nm Temperature，by R. Colin Johnson）