提升100倍!Intel制程工艺4大突破

科技   2024-12-08 23:50   河南  

最新一届IEEE国际电子器件会议IEDM 2024上,Intel代工展示了四大半导体制程工艺突破,涵盖新材料、异构封装、全环绕栅极(GAA)等领域。

目前,Intel正在持续推进四年五个工艺节点的计划,计划到2030年在单个芯片上封装1万亿个晶体管,因此先进的晶体管技术、缩微技术、互连技术、封装技术都至关重要。

Intel代工此番公布的四大突破包括:

1、减成法钌互连技术

该技术采用了钌这种替代性的新型金属化材料,同时利用薄膜电阻率(thin film resistivity)、空气间隙(airgap),Intel代工在互连微缩方面实现了重大进步,具备可行性,可投入量产,而且具备成本效益。

引入空气间隙后,不再需要通孔周围昂贵的光刻空气间隙区域,也可以避免使用选择性蚀刻的自对准通孔(self-aligned via)。

在间距小于或等于25纳米时,采用减成法钌互连技术实现的空气间隙,可以使线间电容最高降低25%,从而替代铜镶嵌工艺的优势。

该技术有望在Intel代工的未来制程节点中得以应用。

2、选择性层转移(SLT)

一种异构集成解决方案,能够以更高的灵活性集成超薄芯粒(chiplet),对比传统的芯片到晶圆键合(chip-to-wafer bonding)技术,能大大缩小芯片尺寸,提高纵横比,尤其是可以芯片封装中将吞吐量提升高达100倍,进而实现超快速的芯片间封装。

这项技术还带来了更高的功能密度,再结合混合键合(hybrid bonding)或融合键合(fusion bonding)工艺,封装来自不同晶圆的芯粒。

3、硅基RibbonFET CMOS晶体管

为了进一步缩小RibbonFET GAA晶体管,Intel代工展示了栅极长度为6纳米的硅基RibbonFET CMOS晶体管。

它在大幅缩短栅极长度、减少沟道厚度的同时,对短沟道效应的抑制和性能也达到了业界领先水平。

它为进一步缩短栅极长度铺平了道路,而这正是摩尔定律的关键基石之一。

4、用于微缩的2D GAA晶体管的栅氧化层

为了在CFET(互补场效应晶体管)之外进一步加速GAA技术创新,Intel代工展示了在2D GAA NMOS(N 型金属氧化物半导体)和PMOS(P 型金属氧化物半导体)晶体管制造方面的研究。

该技术侧重于栅氧化层模块的研发,将晶体管的栅极长度缩小到了30纳米。

同时,2D TMD(过渡金属二硫化物)研究也取得了新进展,未来有望在先进晶体管工艺中替代硅。

此外值得一提的是,Intel代工还在300毫米GaN(氮化镓)方面持续推进开拓性的研究。

Intel代工在300毫米GaN-on-TRSOI(富陷阱绝缘体上硅)衬底上,制造了业界领先的高性能微缩增强型GaN MOSHEMT(金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管),可以减少信号损失,提高信号线性度和基于衬底背部处理的先进集成方案。

另外,Intel临时联席CEO David Zinsner证实,虽然基辛格退休离职了,但是Intel公司的核心经营策略将维持不变。

尤其是,Intel晶圆代工服务业务会持续延续,仍然希望成为世界一流的晶圆代工厂,成为客户领先的芯片生产供应商。

Intel董事会也仍然认为,Intel接下来应该继续开发相关产品,并保持制造能力,以生产自己的产品,加上为客户进行芯片生产为目标。

值得一提的是,不久前,英Intel与美国商务部达成了最终协议,美国商务部将依据《芯片与科学法案》向Intel提供78.6亿美元的直接资金补贴。

这其中有一个附加条件:Intel即便分拆晶圆代工业务成为一个独立的实体,Intel也至少需要保留50.1%的股权,以维持对其的控制权。

目前,Intel董事会正在寻找新任CEO,针对人选条件已明确表明,需要一位既能成功执行产品业务,又能继续发展晶圆代工业务的CEO人选。

外界认为,目前产业中符合条件,而且又可能前来困境中Intel的人选寥寥无几,其中Intel前董事陈立武呼声相对较高。 

无论如何,产品还在推进。

AIDA64近日发布了最新测试版本7.40.7120 Beta,更新日志中有一条值得关注,就是初步支持Intel Nova Lake处理器。

根据已知消息,Panther Lake将会取代现有Lunar Lake,面向轻薄笔记本,首发Intel 18A制造工艺,而且大约70%的芯片面积都是自家工艺。

Nova Lake则应该是Arrow Lake的升级版,面向高性能桌面和游戏本。

Intel原本规划了一个升级版Arrow Lake Refresh,明年推出,可能命名为酷睿Ultra 300S系列,但现在它已经别取消了,直接上Nova Lake。

但是,它的具体发布时间、命名还不确定,接口是否延续LA1851也不一定。

另外,Nova Lake的自家工艺使用率会更高,但具体是哪种还不清楚。


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