如今的電腦芯片中纏繞著上萬米的銅線，分布在大約15個布線層中。隨著半導體行業中晶體管體積的縮小，這些互連也必須更細。目前有的布線層過于纖細，電流會對其造成損傷。芯片制造商為了解決這一問題是想盡各種辦法。

一些公司正在嘗試使用其他材料來替代銅連接芯片，如鈷、釕甚至是石墨烯。2017年12月份在舊金山舉辦的ieee國際電子設備大會（iedm）上，一些公司似乎已經選定鈷作為替代金屬。英特爾公司闡述了將鈷金屬應用于10納米芯片最細連接線的設想；英特爾和格羅方德公司都詳細介紹了用鈷代替鎢制成的電接觸材料設備的性能。

他們現在正努力解決的問題源于基礎物理學：線路越細（同時也越長），其電阻越大。位于紐約市約克敦海茨ibm沃森研究中心的研究員丹尼爾·埃德爾斯坦（danieledelstein）說：“對于電線來說，電阻太大總歸是不好的。”他作為ibm 1997年成功實現從鋁到銅的技術轉換的總架構師之一，很了解銅互聯。

銅金屬的電阻率比鋁、鎢甚至是鈷都要低。但是銅在更小尺度上很容易受到電遷移的影響。當電子加速穿過超薄線路時，它們會將原子驅趕到金屬中，就像是一位急匆匆的行人將另外一個人推到人行道外面一樣。

為了保護銅互連，需要在纖細的線路中鑲嵌其他材料，如氮化鉭甚至是鈷。應用材料經理、半導體設備供應商凱文·莫賴斯（kevin moraes）說：“銅原子很容易移動，需要用1到2納米的阻擋層來控制它。”

當銅互連變小時，氮化鉭襯里依然保持相對較厚，因為將襯里尺寸縮小得比1納米還要薄是十分困難的。當銅接線小到一定程度時，襯里的厚度會大于接線。“襯里占據了銅的空間，加大了線路電阻率。”埃德爾斯坦說。

莫賴斯說，由于銅的局限性，線路問題成為半導體行業發展的瓶頸。“如果線路問題得不到解決，就無法從晶體管中獲利。”

相比于銅來說，鈷的電阻率是其3倍，但電遷移的可能性要小得多。因此，制造商紛紛轉而利用鈷作為金屬層材料，構成晶體管之間以及晶體管內部的短程連接。而在其他芯片的布線層，由于線路更粗且連接距離更遠，因此還是使用銅更好。

在國際電子設備大會上，英特爾在報告中指出，在10納米加工技術的兩層超薄布線層（互聯最小）中使用鈷互聯，電遷移減少了1/10至1/5，電阻率是原來的一半。改善后的互連線路將有助于半導體行業克服線路問題，進一步縮小晶體管尺寸。

英特爾公司是第一個將芯片中的銅換成鈷的公司。在工藝改進過程中，英特爾公司曾經將與晶體管柵極接觸的鎢金屬層替換成鈷金屬層。之前選擇用鎢是因為鎢有彈性且不會有電遷移問題。但是鎢的電阻率很高。

格羅方德在2017年12月份的國際電子設備大會中還闡述了在其7納米制作工藝中用鈷代替鎢。應用材料公司的莫賴斯說，其他客戶也在探索進行這一轉變。目前，芯片制造商如三星、臺積電還沒有公開表示使用鈷材料。

半導體咨詢公司vlsiresearch的首席執行官丹·哈奇森（dan hutcheson）說：“最大的問題是在哪里植入新技術。如果你過早應用，就會產生很多成本。英特爾愿意為此付出高價，并且他們有能力調試新的材料。”

但是哈奇森提到，真正的考驗在于產品。“紙上談兵完全可以，而真正的考驗在于投入生產并從中贏利。”

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