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    計世網

    英特爾制程工藝解析
    2021-07-27
    英特爾7月27日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。

     

    英特爾7月27日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[1]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。

    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。

    伙伴之聲

    推進前沿技術要依靠與生態伙伴的密切合作,包括先進晶圓廠設備的供應商,以及幫助將基礎性創新從實驗室研發投入量產制造的研究機構等。英特爾有幸與生態中的所有關鍵參與者都建立了長期而深入的合作關系。

    “數十年來,應用材料(Applied Materials)與英特爾建立了深厚的合作關系,將晶體管和互連的創新付諸實踐。隨著英特爾在其最新的制程和封裝路線圖中繼續突破技術的極限,我們期待著與英特爾緊密合作,加速未來的半導體制造。”

    ——Gary Dickerson,應用材料公司總裁兼CEO

    “英特爾和ASML共同走在極紫外光刻(EUV)技術的前沿。隨著英特爾不斷拓展其全球工廠網絡,我們隨時準備提供能為未來創新做出貢獻的最先進的EUV。我們對下一代高數值孔徑EUV倍感興奮,它將使芯片技術取得更大進步。”

    ——Peter Wennink ,ASML公司 CEO兼總裁

    “IBM和英特爾在尖端的半導體邏輯和封裝方面有著悠久的創新史。從人工智能到混合云再到下一代系統,兩家知名公司的合作將繼續推動技術的前沿進步。我們很高興能與英特爾在關鍵研究方面進行合作,開發基礎性技術,支持整個電子產業未來數年的發展。”

    ——Mukesh Khare,IBM研究院混合云副總裁

    “IMEC攜手合作伙伴,快速推進整個半導體生態的發展,共同應對越來越大的微縮挑戰,推動摩爾定律超越‘ 1納米’節點。在IMEC的合作伙伴中,英特爾是半導體創新的源頭企業之一,在整個行業中享有特殊地位。作為我們先進微縮研究項目的戰略伙伴,英特爾提供了獨特而寶貴的知識,推動著整個生態的創新。”

    ——Luc Van den hove ,IMEC總裁兼CEO

    “從研發到量產,泛林集團(Lam Research)和英特爾長期以來走在推動刻蝕和沉積技術的前沿。隨著英特爾以令人振奮的新的制程和封裝創新,將其路線圖向未來推進,我們的合作對于將原子級技術引入制造以造福整個行業而言變得更加關鍵。”

    ——Tim Archer,泛林集團總裁兼CEO

    “CEA-Leti作為全球半導體技術研發的領導者,多年來,我們與英特爾的緊密合作帶來了一系列的創新技術,推動了行業的發展。最近,我們在先進3D封裝方面進行了合作,這使得兩家半導體領軍者攜手并進,推動了chiplet、互連技術以及新型鍵合和堆疊能力的發展,以實現下一代的高性能計算應用。”

    ——Sebastien Dauvé,CEA-Leti CEO

    “在數十年合作的基礎上,東電電子(TEL)與英特爾不斷推進最先進的半導體制程設備和材料技術。很高興看到英特爾投資于新一代的制程和封裝創新,我們期待著共同推動半導體制造的前沿發展。”

    ——Toshiki Kawai,東電電子公司總裁兼CEO  

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    責任編輯:焦旭