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英特爾制程工藝解析

2021年7月27日 07:56  CCTIME飛象網  

2021年7月27日 - 英特爾今天公布了公司有史以來最詳細的制程技術路線圖之一,展示了從現在到2025年乃至更遠的未來,驅動新產品開發的突破性技術。本資料介紹了實現此路線圖的創新技術的關鍵細節,并解釋了新的節點命名方法背后的依據。

未來之路

英特爾的路線圖是基于無與倫比的制程技術創新底蘊制定而成。結合世界先進的研發流程,英特爾推出過諸多深刻影響了半導體生態的行業首創技術,如應變硅、高K金屬柵極和3D FinFET晶體管等。

如今,英特爾延續這一傳統,在全新的創新高度上制定路線圖,其中不僅包括深層次的晶體管級增強,還將創新延伸至互連和標準單元級。英特爾已加快創新步伐,以加強每年制程工藝提升的節奏。

內在創新

以下是英特爾制程技術路線圖、實現每個節點的創新技術以及新節點命名的詳細信息:

Intel 7(此前稱之為10納米Enhanced SuperFin)

通過FinFET晶體管優化,每瓦性能比英特爾10納米SuperFin提升約10% - 15%,優化方面包括更高應變性能、更低電阻的材料、新型高密度蝕刻技術、流線型結構,以及更高的金屬堆棧實現布線優化。Intel 7將在這些產品中亮相:于2021年推出的面向客戶端的Alder Lake,以及預計將于2022年第一季度投產的面向數據中心的Sapphire Rapids。

Intel 4(此前稱之為Intel 7納米)

與Intel 7相比,Intel 4的每瓦性能1提高了約20% ,它是首個完全采用EUV光刻技術的英特爾FinFET節點,EUV采用高度復雜的透鏡和反射鏡光學系統,將13.5納米波長的光對焦,從而在硅片上刻印極微小的圖樣。相較于之前使用波長為193納米的光源的技術,這是巨大的進步。Intel 4將于2022年下半年投產,2023年出貨,產品包括面向客戶端的Meteor Lake和面向數據中心的Granite Rapids。

Intel 3

Intel 3將繼續獲益于FinFET,較之Intel 4,Intel 3將在每瓦性能1上實現約18%的提升。這是一個比通常的標準全節點改進水平更高的晶體管性能提升。Intel 3實現了更高密度、更高性能的庫;提高了內在驅動電流;通過減少通孔電阻,優化了互連金屬堆棧;與Intel 4相比,Intel 3在更多工序中增加了EUV的使用。Intel 3將于2023年下半年開始生產相關產品。

Intel 20A

PowerVia和RibbonFET這兩項突破性技術開啟了埃米時代。PowerVia是英特爾獨有、業界首個背面電能傳輸網絡,它消除晶圓正面的供電布線需求,優化信號布線,同時減少下垂和降低干擾。RibbonFET是英特爾研發的Gate All Around晶體管,是公司自2011年率先推出FinFET以來的首個全新晶體管架構,提供更快的晶體管開關速度,同時以更小的占用空間實現與多鰭結構相同的驅動電流。Intel 20A預計將在2024年推出。

命名含義

數十年來,制程工藝“節點”的名稱與晶體管的柵極長度相對應。雖然業界多年前不再遵守這種命名法,但英特爾一直沿用這種歷史模式,即使用反映尺寸單位(如納米)的遞減數字來為節點命名。

如今,整個行業使用著各不相同的制程節點命名和編號方案,這些多樣的方案既不再指代任何具體的度量方法,也無法全面展現如何實現能效和性能的最佳平衡。

在披露制程工藝路線圖時,英特爾引入了基于關鍵技術參數——包括性能、功耗和面積等的新命名體系。從上一個節點到下一個節點命名的數字遞減,反映了對這些關鍵參數改進的整體評估。

“摩爾定律仍在持續生效。對于未來十年走向超越‘1納米’節點的創新,英特爾有著一條清晰的路徑。我想說,在窮盡元素周期表之前,摩爾定律都不會失效,英特爾將持續利用硅的神奇力量不斷推進創新!

– 帕特∙基辛格,英特爾公司CEO

隨著行業越來越接近“1納米”節點,英特爾改變命名方式,以更好地反映全新的創新時代。具體而言,在Intel 3之后的下一個節點將被命名為Intel 20A,這一命名反映了向新時代的過渡,即工程師在原子水平上制造器件和材料的時代——半導體的埃米時代。

更新后的命名體系將創建一個清晰而有意義的框架,來幫助行業和客戶對整個行業的制程節點演進有更準確的認知,進而做出更明智的決策。隨著英特爾代工服務(IFS)的推出,讓客戶清晰了解情況比以往任何時候都顯得更加重要。

編 輯:值班記者
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