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应变硅辅助Multi.
资料介绍
随着摩尔定律持续推进，先进 CMOS 工艺节点已经迈入 7nm、5nm 乃至 3nm 以下，单纯依靠尺寸微缩带来的性能增益逐渐逼近物理极限，漏电流飙升、功耗失控等问题成为芯片性能提升的核心瓶颈。应变硅（Strained Silicon, Strained-Si）技术与多阈值电压（Multi-Threshold Voltage, Multi-Vth）设计作为两种独立的性能功耗优化技术，在先进工艺中展现出显著的协同互补性，二者的协同设计已经成为当代高性能低功耗芯片设计的核心技术方案。
一、核心技术基础概述
1.1 应变硅技术原理与特性
应变硅技术的核心原理是通过在硅晶格中引入可控的拉伸或压缩应变，改变硅材料的能带结构，进而提升载流子迁移率。对于 NMOS 器件，拉伸应变能够降低电子的有效质量，减少电子散射概率，使电子迁移率最高提升 30% 以上；对于 PMOS 器件，压缩应变能够增加空穴的迁移率，提升幅度可达到 50% 以上。应变硅技术在不改变器件尺寸的前提下，能够显著提升器件驱动电流，进而提升芯片工作速度，同时不会直接增加器件的漏电流水平，是尺寸微缩时代维持性能提升的核心技术之一。
按照应变引入方式，应变硅可以分为全局应变和局部应变两类：全局应变通过衬底工程实现，如 SiGe 衬底外延层引入应变；局部应变通过工艺层面引入，主要包括应力衬垫（Stress Liner）、源漏应力嵌入（Embedded SiGe）、应力记忆技术（Stress Memorization Technique）等，局部应变能够针对不同器件单独调控应变大小，为协同设计提供了工艺基础。
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