AI芯片互联技术，新突破

碳控钌晶体将线路电阻降低45%，为下一代半导体布线带来突破性进展。

三星电子开发了一种新技术，利用碳控制下一代布线材料钌的晶体取向，从而克服半导体小型化的一个关键物理限制。

三星先进技术研究院（SAIT）于8月21日宣布，该公司率先研发出利用微量碳控制钌晶体尺寸和取向的技术。该研究由三星先进技术研究院与光州科学技术院（GIST）和麻省理工学院（MIT）的研究人员联合完成，研究成果于8月13日发表在《科学》杂志上。

随着半导体行业竞相缩小芯片尺寸、提高芯片密度以满足人工智能和高性能计算应用的需求，这一发展尤为引人注目。然而，随着半导体电路尺寸的缩小，连接晶体管的金属导线也变得更细，这增加了电子在导线中传输时与晶体边界碰撞的可能性。更高的电阻会降低信号传输速度，同时增加发热量和功耗，从而限制芯片性能的进一步提升。

研究团队提出了一种新方法，即在钌（一种有望用于下一代半导体互连的材料）中添加碳基助剂。在热处理过程中，碳有助于钌晶体的生长和重排，从而形成一种薄膜，其中超过99%的晶体沿同一方向排列。这种排列整齐的晶体结构减少了电子遇到的障碍，使其能够更高效地流动。

当这项技术应用于纳米级互连时，所得线路电阻比不含碳助剂的传统钌互连低约45%。研究人员还在实际半导体制造工艺中使用的非晶绝缘薄膜上实现了高度晶体取向，这表明该技术有可能应用于复杂的三维半导体结构。

共有13名研究人员参与了这项研究，其中11名来自SAIT。四位共同第一作者中的三位——林永哲（Lim Yong-chul）和河允浩（Ha Yun-ho）（均为博士研究生）以及李永敏（Lee Young-min）（研究员）——均隶属于三星电子。第四位共同第一作者赵永伦（Cho Yong-ryun）隶属于GIST中央研究设施与先进分析中心。

业内人士表示，随着布线尺寸缩小至2纳米尺度，这项技术有望满足下一代半导体互连的电气性能要求。三星电子预计，如果这项技术实现商业化，将能够加速先进逻辑芯片的电信号传输，提高其能效，从而有望提升人工智能加速器和其他高性能半导体应用的性能。