關於如何提升SRAM存儲器的新方法

SRAM是當今處理器上最廣泛的內存。當芯片製造商宣佈他們已經成功地將更多的電路封裝到芯片上時，一般是較小的晶體管引發了人們的注意。可是鏈接晶體管造成電路的互連也必須收縮。IMEC的研究人員提出了一個方案，能夠使SRAM保持良好的性能，並最終可以將更多的晶體管封裝到集成電路中。並且還能下降導線電阻和延遲，提升SRAM的執行速度。

SRAM由6個晶體管組成，控制讀寫的兩條連線被稱爲位線和字線，是兩條較長的連線。長而窄的連線電阻更大，延時更長。字線和位線的電阻對SRAM運行速度的提升和工做電壓的下降構成了限制。

按照傳統方法來實現集成電路須要先在在硅襯底上構建晶體管，而後再在硅襯底上添加互連層，將晶體管連在一塊兒。IMEC的方法則將SRAM單元的電源線埋在硅襯底內，而後利用節省出來的空間使關鍵的互連線更寬，從而下降導線電阻。在仿真中採用這種方法的SRAM存儲單元的讀取速度比採用傳統方法的SRAM速度快31%左右，而採用新方法SRAM單元所需的寫入電壓比採用傳統方法的SRAM存儲單元要低340毫伏，這意味着更低的功率損耗。

將來幾代芯片，如使用將來3納米節點工藝製造的芯片，將須要更寬、電阻更小的位線和字線。總的來講，這些過程須要爲一個特定的區域產生更多的電路。Salahuddin和IMEC團隊的其餘成員找到了兩種方法。若是咱們能從SRAM位單元中移除電源線，那麼在互連層中就有了一些額外的空間。能夠利用這個空間擴大位線和字線的金屬軌道。

較寬的位線的電阻下降了近75%，新的字線的電阻下降了50%以上，從而提升了讀取速度，下降了寫入電壓。

製做埋入式電源線的第一步是蝕刻造成兩個溝槽的介電層[藍色]和硅[紅色]。而後在溝槽上鋪上一層密封劑[綠色]，而後在其中填充金屬[金]。在製造FinFET柵極以前，應除去部分金屬並用電介質覆蓋[灰色]。

然而掩埋電線並不是易事。每一個SRAM單元同時接觸一個高壓軌和一個接地軌，這些都必須埋在晶體管散熱片之間。基本上解決方法是在晶體管散熱片之間蝕刻一個很深很窄的溝道，而後用釕填充。（因爲銅的穩定性存在某些問題，芯片行業正轉向鈷或釕，以得到最窄的互連。）深而窄的溝槽很難建造。更困難的是封裝釕以防止它與硅發生任何相互做用。

下一步的技術是看看它在微處理器的邏輯部分產生了什麼樣的收益，微處理器的幾何結構遠沒有SRAM的規則。研究人員計劃以一種可能致使更小電路的方式來擴展這項技術。這項技術被稱爲「背面能量傳遞」，涉及到使用垂直鏈接接觸埋在地下的電源線，垂直鏈接從芯片背面向上延伸經過硅。這將在互連層中節省更多的空間，可能將電路所需的面積縮小15%。它還能夠節省電力，由於埋在地下的鐵軌與芯片電源之間的電阻路徑更短、更低。