九十年代的时候，苹果已经跌出人们的视野，替代的处理器构架还没有出来。最伟大的科技公司，基本就是IBM和Intel。那个时候IBM都还没有退出PC市场。
芯片制造业中的互连，是指把器件单元（一般是MOSFET）用金属连接的步骤。IC领域很多年来一直用的是铝材料。因为铝够便宜，电阻也不算大，还耐腐蚀。等到特征尺寸越来越小，开关速度越来越快，器件之间金属互连的RC延迟的影响就越来越明显。因此使用电阻更小的银和铜，以及介电常数更低的所谓LowK 介质（或者干脆就用空气），就成为显然的方向。IBM于1998年首先发布其基于铜互连技术的CPU产品，当时被认为是一个里程碑事件，标志着IC从铝时代进入铜时代，就好比用石器时代，青铜时代和铁器时代来划分人类历史的发展一下。
铜互连技术的主要挑战是铜没有常见的挥发性化合物，难以使用芯片工艺中常见的干法刻蚀技术。据说是IBM的研发人员在中东旅游的时候，看见当地的错金工艺品，触发了灵感，发明了所谓的大马士革工艺，也就是先挖坑再填坑的方法，形成铜的图案。
其具体的工艺流程示意图为：
在这里顺便吐槽一下，在申请某些芯片工艺专利的时候，代理人或者审查员经常会说，你这是运用行业内已有的常见的技术和手段，改变一下次序，行业内技术人员都能想到（所以也是一看就知道如何实施），因此没有新颖性! 按照这个定义，芯片行业的工艺创新绝大部分都不能申请专利。因为新的工艺必需利用现有的手段甚至设备。一个耗资巨大，需要保持超净环境的车间，不太可能随便允许一个什么新概念的设备和材料搬进来。审查人员认为很容易想到的方法，是很多聪明的头脑绞尽脑汁都长期无法解决的障碍。专利和产业发展，是一个我很有兴趣但是了解有限的课题，以后还想探讨。
当然铜互连技术不仅仅是一个镶嵌技术的想法。它还包括大量的相关技术的发展和成熟。应该采取什么样的铜沉积技术，溅射是最常见的，但是形成的柱状微晶结构不如电镀的大尺寸颗粒更能抵抗电迁移（铜导线也存在电迁移现象，当然比铝要好得多）。铜本身不方便有意的工艺刻蚀，但是又不耐无意的腐蚀，因为缺乏像铝一样的自然致密氧化膜。另外，铜原子在介质中扩散很快，必须开发防扩散的薄膜。还有铜元素本身对CMOS来说是和金类似的所谓“少子杀手”，是IC制造业谈虎色变的污染源。历史上曾经引发惨重的损失，最后发现是工厂进水管铜材的抗腐蚀层破损造成铜材暴露污染了流过的水。当然既然要发展铜互连技术，早晚就要面对这个问题，摸索出控制铜污染的有效方法。但是这是要付出巨大代价的。
本人当时的研发工作，主要是探索铜的腐蚀机制和规律。我记得当时是从南韩三星定制的8英寸溅射铜晶圆做实验。当然腐蚀也和沉积的方式有关，我自己也做了一些电镀甚至化学镀沉积铜的尝试。不论是现在还是当时看起来，这些工作的质量和水平都是低劣的。因为缺乏有足够工业经验的人来指导。指导我研发的人虽然在芯片界也有相当年资，但是毕竟是化工材料博士出身做工艺的，没有负责过高端IC产品的设计研发。
IC行业经过长期的发展，设计和工艺已经彻底分工。二者的界面就是所谓的设计规则。双方都不越线去了解对方，也没有那个精力。
但是对于一个新的技术领域，这个界面是缺失的。工艺人员并不知道新器件对于工艺的要求是什么？
比如开头的IBM推出的铜互连处理器样品。当时有一个说法，说大部分其他公司包括HP，INTEL，是卖产品的。当然更高的也有卖服务的，比如IBM自己就是卖服务器，并提供解决方案以及长期服务的。但是IBM也是买技术的，独自在一个无敌寂寞的层次，每年收的专利费都很多（当然实际可能在营收中的占比也不是那么夸张）。当时普遍觉得IBM推出的这个铜处理器样品，目的也不是要卖产品，而是要卖技术，提升品牌价值，事实上也如愿以偿地提升了股价。卖技术确实高大上，但是如果IBM不做CPU的话，开发产业技术也很难。就以这个铜处理器样品来说，如果IBM自己不做前沿的CPU产品，又如何推出这个样品给人家看你的技术优势呢？用行业术语来说，这就是在这种涉及面较广的新技术领域发展的初期，垂直整合（IDM）的必要性。成熟到一定程度之后，体量增大，利润降低，这个时候开始产业的横向整合，制造环节独立出来自成一体，这是亚洲人从日本韩国台湾到新加坡和中国大陆一路接棒擅长的领域。但是这个模式对于某些研发创新工作，就很困难。特许自己并没有懂得设计器件的人员，工艺研发有很大的盲目性，又不愿意让量产线承担污染的风险，所以很多相关的研发在其他研究所和学校做，又进一步削弱了其工业意义。
在上个世纪末的经济困难，可能是战后技术人员第一次感受到自己的“过剩”。之前技术人员一直是稀缺资源。比如据说MIT的博士毕业生，从来都是每个人都有好几个工作选择。这个时候也出现了只能先读博士后等着瞧的情况。当时的半导体材料界人士还觉得铜互连技术是一个很有前景的工作。实际情况如何？ 我就不是很清楚了，也许后来从事IC制造业的同行可以向我这个微米级别时代的老兵指教一二，比如发给我一个后来实际的铜互连技术的培训或者介绍资料。从我看到的情况，铜互连并没有像人们想象的那样，成为0.25微米（也就是250纳米）技术的标准工艺。实际上可能在0.18微米中都未必成为主流。Intel到了0.13微米技术中才真正采用。到了10纳米时代，似乎铜互连也迎来了自己终结，但是新的替代技术并没有明晰。
在下一篇里，我开始涉及芯片制造业的一些管理知识和从业人员的生存和发展。
