【比拼】华山论剑,台积电FinFET与三星GAA孰更胜一筹?

作者: 爱集微
2020-05-07 {{format_view(14845)}}
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【比拼】华山论剑,台积电FinFET与三星GAA孰更胜一筹?

1.【专利解密】华山论剑,台积电FinFET与三星GAA孰更胜一筹?

2.小米屏下摄像头手机外观设计专利曝光,外型与小米9相似

3.陷入僵局!苹果起诉Corellium案遭美国司法部干预

4.【专利解密】扬州扬杰如何改进碳化硅肖特基二极管与元胞结构?

5.法官呼吁前苹果工程师跟苹果就专利案举行一场和解听证会

6.Uber和Lyft在加州遭遇诉讼:零工经济模式或遭重创


1.【专利解密】华山论剑,台积电FinFET与三星GAA孰更胜一筹?

【嘉德点评】台积电的此项发明能够为MOS晶体管性能带来改善,主要包括驱动电流的改善、泄露电流的减小以及高的开关电流比等等。相较之下,三星采用了GAA的工艺架构,使得两者再次走上了不一样的道路,不过随着后续产品的落地,台积电和三星势必要殊“死”一搏,一争高下!

台积电和三星是半导体领域的两大“霸主”,他们在整个半导体行业都有着举足轻重的分量,甚至每一次的技术革新,都会牵动着业内的发展方向。而随着摩尔定律进入3nm工艺节点之后,两家公司却选择了不同的3nm工艺架构,其中台积电选择在3nm中继续沿用FinFET架构。

“当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管的数目,约每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍”,这就是著名的摩尔定律。如果要增加集成电路上晶体管的数目,最有效的方法就是减小晶体管的尺寸,我们就拿常见的MOS晶体管来举例。

半导体产业面对的挑战是虽然在锗和Ill-V化合物半导体上形成的MOS晶体管具有高驱动电流,但是这些MOS晶体管的泄露电流也高。当漏电达到一定程度的时候,就相当于晶体管一直处于开启状态,这些漏电流会全部转换成发热量,因此漏电变大会直接导致 CPU 发热量上升。而这部分的问题主要是由于锗和III-V化合物半导体的低带隙和高介电常数而造成的。

图1半导体材料的带隙和介电常数比较示意图

图1表示了一些半导体材料的带隙和介电常数的比较。可以看到锗和一些常用的III-V化合物半导体的带隙很小。因此,各MOS晶体管在它们的栅和源/漏区之间将产生带-带泄露电流。这些材料的高介电常数进一步恶化了泄露电流。进而就导致这些MOS晶体管的开关电流比(Ion/Ioff)也相对较低。

为此,台积电早在2009年就申请了一项名为“具有改进的开关电流比的高迁移率多面栅晶体管”的发明专利(申请号:200910210197.0),申请人为台湾积体电路制造股份有限公司。该发明提出了一种新型的鳍式场效应晶体管(FinFET)架构。

图2 一种FinFET架构的透视图

图2显示了形成在基体材料10上的FinFET 100的透视图,基体材料10可以由电介材料或半导体材料(比如二氧化硅、锗、砷化镓等)形成。FinFET 100主要包括源区4、漏区6以及其间的鰭20。图中的12是指的栅电介质12,它可以形成在鳍20的顶端和相对侧壁上,而栅电极8是形成在栅电介质12上的。

图3A 双栅FinFET剖面图            图3B 3A实例的能带图

剖面图3A为通过穿过图2中的线A-A'的垂直面而做出,其中鰭20包括由第一半导体材料形成的中心鰭22以及半导体层24。而栅电介质12可以由常用的电介质材料,如二氧化硅、氮化硅、氮氧化物及其多层,以及它们的组合而形成。栅电极8可以由掺杂多晶硅、金属、金属氮化物、金属硅化物等等形成。

图3B示出了图3A所示的双栅FinFET的能带示意图。中心鳍具有带隙EgA,同时半导体层24具有大于带隙EgA的带隙EgB。参考图3A,在中心鳍22的带隙EgA低于半导体层24的带隙Egg时,鳍20(包括中心鳍22和半导体层24)形成量子阱。当非零栅电压施加到栅电极8上时,由于量子限制效应,电子趋于流经鳍20的中心部分,也就是中心鳍22。因此,载流子迁移率由于低的带隙EgA而很高,从而各FinFET 100的开电流Ion很高。

另一方面,当FinFET 100被关闭时,栅电压为零伏,电子趋于流经鳍20的表面层,也就是半导体层24。因此,载流子迁移率由于高的带隙EgB面很低,从而各FinFET 100的关电流(泄露电流)Ioff很低,这样就使得FinFET 100具有高的开关电流比。而且为了改善FinFET 100的性能,量子阱需要增强。所以,中心半导体鳍20的厚度Tl一般都会比较小。

台积电的此项发明能够为MOS晶体管性能带来改善,其包括驱动电流的改善,泄露电流的减小,以及高的开关电流比等等。相较之下,三星采用了GAA的工艺架构,使得两者再次走上了不一样的道路,不过随着后续产品的落地,台积电和三星势必要殊“死”一搏,一争高下!

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深圳市嘉德知识产权服务有限公司由曾在华为等世界500强企业工作多年的知识产权专家、律师、专利代理人组成,熟悉中欧美知识产权法律理论和实务,在全球知识产权申请、布局、诉讼、许可谈判、交易、运营、标准专利协同创造、专利池建设、展会知识产权、跨境电商知识产权、知识产权海关保护等方面拥有丰富的经验。 


2.小米屏下摄像头手机外观设计专利曝光,外型与小米9相似

(文/叶子),近日中国知识产权局公布了一项小米屏下摄像头手机的外观设计专利,该专利是北京小米移动软件有限公司于2019年4月29日向中国知识产权局申请, 2020年4月24日获得批准,在WIPO全球外观设计数据库中发布,以在全世界范围内对该外观设计进行保护。

LetsGoDigital使用专利图像制作了一系列渲染,屏下摄像头外观专利中小米手机的正面采用极窄的边框和下巴,完整的屏幕观感十分震撼,麦克风放置在屏幕顶部,后置三摄相机垂直放置在手机的左上方,闪光灯直接放在相机系统下方,底部为双扬声器和USB-C接口,整体看起来有点像小米9,只是将自拍相机放置在屏幕下方。

从专利文档可以推断出前置摄像头位于中间或左侧。启用自拍相机后,屏幕区域变为透明,使光线可以透过屏幕,摄像头关闭后屏幕可以再次正常使用。

此前虽然OPPO展示过采用屏下摄像头的样机,但图像质量还不足以最终量产,相机尚无法通过显示屏接收足够的光线,照片看上去相对较暗,但各大厂商都在解决这一问题,最晚明年就会上市。

有传言称诺基亚9.3 5G预计将在2020年第三季度上市,还将配备屏下摄像头,如果诺基亚确实能够应用屏下摄像头技术,可能会加速其他厂商的研发进程。(校对/ Jurnan )


3.陷入僵局!苹果起诉Corellium案遭美国司法部干预

(文/holly),据Forbes消息,苹果于去年8月对虚拟化软件公司Corellium 提起了版权侵权诉讼,称其在软件中非法复制iPhone,而Corellium公司生产的“虚拟”软件版本用于安全和功能测试。此案在今年2月份发生了变化,当时苹果的律师发动了进攻,要求桑坦德银行和国防承包商L3Harris透露其如何使用这项技术。

在这起案件的最新转折中,美国司法部要求无限期推迟Corellium联合创始人Chris Wade出庭作证的动议,但未公开说明原因。政府表示,在律师质询Wade之前,他们想知道苹果打算提供什么证据。

不过证据尚未公布,尽管苹果的律师在周五的法庭文件中写道,“证据包括苹果获得的照片,揭示了苹果内部调查取得的高度敏感的信息。” 苹果表示,很高兴将证据交给政府,但希望保证其机密性。此外,苹果对美国司法部的要求提出了异议,苹果称“政府没有提供令人信服的理由,更没有提供任何证据来证明我们在准备和解动议和审判时遭遇的不公平偏见是正当的。”

目前尚不清楚苹果已经获得了哪些照片,或者政府为什么对它们感兴趣。一位了解此案的消息人士称,他们认为政府的利益与正在进行的刑事调查有关,与Corellium或苹果没有直接关系。

(校对/ Jurnan )


4.【专利解密】扬州扬杰如何改进碳化硅肖特基二极管与元胞结构?

【嘉德点评】扬杰电子设计的新型元胞结构与碳化硅结势垒肖特基二极管,此器件在拐角处使用了条形元胞,避免了六边形元胞P掺杂与过渡区P掺杂形成各种角度的尖刺状图形,从而提高器件反向耐压能力,减少器件的损坏率,同时器件中间采用六边形元胞,提高了器件电流密度。

随着江苏微电子产业的大力发展,逐步涌现出一大批优秀的半导体企业。扬杰电子深耕该领域多年,目前正借助工业互联网,实现工业化与信息化的高度融合,大力投入8英寸硅晶片生产线建设,提升其在半导体领域的竞争力。

碳化硅作为第三代新型半导体材料,具有禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高等独特优势,可广泛应用于结势垒肖特基二极管,是制作高耐压、大功率、耐高温器件的理想半导体材料。在碳化硅结势垒肖特基二极管的版图结构设计中,元胞结构有条形、方形以及多边形结构。条形元胞结构通过增加P注入面积,牺牲正向电流密度以提高器件的反向耐压能力。方形或多边形元胞通过增加肖特基接触面积,提高器件的正向电流密度,然而,方形或多边形的元胞的P掺杂区域与过渡区拐角形成大小不等的角度,当结势垒肖特基二极管承受方向能量时,小角度P掺杂区域的电场更加集中,由于二极管反向承受能力有限,容易烧毁而导致整个器件损坏,从而影响器件稳定工作,造成浪费和安全隐患。

在这种情况下,扬州扬杰公司于2017年5月17日提出一项名为“元胞版图、元胞结构及碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法”的发明专利(申请号:201710347957 .7),申请人为扬州扬杰电子科技股份有限公司。

此专利提出了一种元胞结构及碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法,在保证较高电流密度的条件下,保证碳化硅结势垒肖特基二极管承受反向能量时不易损坏,从而提升系统的稳定性与性能。

图1 六边形与条形元胞混合碳化硅结势垒肖特基二极管拐角部分

图1为专利提出的元胞版图,用于制作碳化硅结势垒肖特基二极管的元胞结构。包括元胞区101、围绕元胞区101的过渡区103、过渡区103外围的终端区104,以及位于元胞区101之间的肖特基接触区域102。元胞区布置六边形元胞区和条形元胞区,条形元胞区设置在过渡区的拐角处,元胞区除条形元胞区以外的区域为六角形元胞区。所述条形元胞区与过渡区的拐角处平行设置,以避免六角形元胞区与过渡区之间形成锐角。六角形元胞区还可以采用圆形元胞区或其他多边形元胞区(如方形),在过渡区的拐角处仍然采用条形元胞区。图1所示的元胞版图中,元胞区和过渡区的最小线条宽度小于1 .5微米。

图2 碳化硅结势垒肖特基二极管版图结构制作方法的流程图

图2展示了碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法,步骤S301在碳化硅衬底上生长碳化硅外延层,然后在外延层上沉积厚度为1.8-2.3微米的二氧化硅掩膜层;进而在步骤S303对二氧化硅掩膜层进行刻蚀图形化,形成P注入区域图形,其中二氧化硅掩膜层作为离子注入阻挡层,刻蚀后的二氧化硅掩膜层的侧壁倾斜角度大于85°。此后对P注入区域进行高能离子注入,以形成元胞区、过渡区和终端区。最后在步骤S305中进行后续工艺,包含去除二氧化硅掩膜层后进行高温激活退火、背面溅射欧姆合金并退火形成欧姆接触、正面溅射肖特基金属并退火形成肖特基接触、正面和背面进行金属加厚等。 

以上就是扬杰电子设计的新型元胞结构与碳化硅结势垒肖特基二极管,此器件在拐角处使用了条形元胞,避免了六边形元胞P掺杂与过渡区P掺杂形成各种角度的尖刺状图形,从而提高器件反向耐压能力,减少器件的损坏率,同时器件中间采用六边形元胞,提高了器件电流密度。

关于嘉德

深圳市嘉德知识产权服务有限公司由曾在华为等世界500强企业工作多年的知识产权专家、律师、专利代理人组成,熟悉中欧美知识产权法律理论和实务,在全球知识产权申请、布局、诉讼、许可谈判、交易、运营、标准专利协同创造、专利池建设、展会知识产权、跨境电商知识产权、知识产权海关保护等方面拥有丰富的经验。

(校对/holly)


5.法官呼吁前苹果工程师跟苹果就专利案举行一场和解听证会

据外媒报道,前苹果工程师Darren Eastman起诉前公司没有正确对待其在跟Find My and Passbook功能相关的关键专利中的贡献,上周,他又提交了一个额外证据。这一证据的出现使得法官主张双方进行一场和解会议,如若无法找到一个友好的解决方案,那么该案将于6月开庭。

据悉,Eastman认为自己应该被苹果列入该公司持有的16项专利的发明人或共同发明人。他在向注册机构提交的一份声明中指出,他是在访问美国专利和商标局时发现这些新专利的。报道称,这名前员工表示,他曾试图跟苹果协商过但遭到拒绝,苹果称他跟作为共同发明人的组织没有直接联系。

Eastman选择自己在法庭上辩护,他曾在最初的诉状中提出了类似的违反专利法行为。该诉讼于2018年提起,指控苹果故意在Passbook(现在的Wallet)和四项保护Find My iPhone的专利中省略了他的名字。

Eastman一份声明中指出:“如果没有我的发明,寻找丢失设备的方法将不复存在。而Passwork基本上依赖于我之前发明的带有条形码的电子机票。”

此外,Eastman还指控苹果在OS X Yosemite发布之前的一次错误终止行为,当时Eastman曾试图说服一名管理人员修复一个Disk Utility缺陷。这家公司认为工这名程师的沟通方式不够专业、不那么恰当。(cnbeta)


6.Uber和Lyft在加州遭遇诉讼:零工经济模式或遭重创

北京时间5月6日早间消息,Uber和Lyft两家美国网约车公司在加州遭到起诉,原因是他们涉嫌违反旨在为零工经济从业人员赋予员工福利的法律。

虽然此事在预期之中,但周二提交给加州法院的诉讼却标志着许多通过零工经济来节约劳动力成本的企业,在商业模式上面临严重威胁。倘若这两家公司最终输掉官司,就有可能被迫向合同工支付加班费、医疗保险和其他福利。

加州总检察长夏富尔·贝塞拉(Xavier Becerra)表示,本案“指责Uber和Lyft通过将大批加州驾驶员归入独立承包商来获得不公平、不合法的竞争优势。”洛杉矶、旧金山、圣迭戈等城市都加入此次法律行动。本次诉讼是在旧金山提交的。

Uber和Lyft股价在此消息发出后跌超3.9%。Lyft周二收跌1.3%,Uber上涨2.4%。

Lyft在声明中说:“我们期待着与总检察长和(7.1125, 0.04, 0.53%)加州各市的市长合作,共同为加州尽可能多的创新经济从业人员带来各种福利,尤其是在这段时间,创造优秀的工作岗位并提供可以承受的医疗及其他待遇显得更加重要。”

养家糊口

Uber表示将积极应诉。该公司在声明中说:“当加州经济遭遇危机,400万人面临失业时,我们需要为人们创造更便利的条件,让他们可以更快地养家糊口,而不是为此设置障碍。我们将会应诉,同时还将提高加州独立劳动者的标准,包括为其提供最低收入和新的福利。”

本案正值这两家网约车公司陷入困境之际,他们本身已经因为新冠疫情而遭遇收入损失。如果还要承担员工的福利成本,必将给他们带来沉重压力。有分析师甚至预计,此举将导致这些企业涨价30%。等到Lyft和Uber分别于周三和周四公布最新季报时,具体的成本现状可能更加清楚。

加州州长加文·纽森(Gavin Newsom)去年9月签署了这项名为《众议院第五号法案》(Assembly Bill 5)的法律,并于今年1月1日正式生效。该法规定,只有当劳动者从事的工作不属于公司的常规业务时,才能被定性为合同工。因此,Uber必须证明驾驶并非该公司的常规业务。

遵守法律

“当Uber和Lyft等巨头拒绝遵守法律时,我们所有人都会付出代价。”加州劳工联盟执行财务主管安阿特·普拉斯基(Art Pulaski)说,“如果Uber和Lyft拒绝缴纳相应的失业保险并向其他失业驾驶员保障项目支付费用,就要由全体纳税人买单,而那些身家百万的高官们则会从中得利。”

Uber是全球规模最大的零工经济企业之一,该公司过去几年也遭遇过多起关于合同工身份的诉讼,但都得以全身而退。虽然支付了和解费用,但其商业模式均未受损。不过,《众议院第五号法案》却令加州总检察长及各市检察官可以起诉相关企业,并在发现被告对员工进行错误归类后强制其暂停营业。

由于本案为公诉案件,Uber和Lyft也不能使用由员工签署的协议将争议转入仲裁程序。

西雅图大学法学副教授夏洛特·加登(Charlotte Garden)表示,公共官员更有可能促使法院加快进度,但不太可能在不要求企业改变业务运作方式前和解任何案件。

她在本案提交前说:“这就增加了‘司机在加州法律框架下究竟是不是员工’这个关键问题最终得以解决的概率。”

Uber已经预见到类似的诉讼。该公司去年12月与另一家外卖提供商Postmates一起先发制人,起诉加州的《众议院第五号法案》违反美国宪法,理由是这部法律将零工经济企业排除在外,使之无法参与一些依赖合同工的行业。他们要求暂停实施该法,但却遭到法官驳回。

Uber及其他零工经济企业都在通过投票措施改变该法,而且努力通过谈判与劳动领袖和立法者达成协议,希望以合法途径修订这部法律。

Uber已经对网约车服务进行了一些调整,以减少对司机的控制。这历来都是决定劳动者究竟是员工还是合同工的关键。

纽森周二对《众议院第五号法案》表示支持。这位加州州长说:“这部法律必须贯彻落实。我们希望企业能够配合,但我们也有责任履行自己的诺言。”(书聿)


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