英特爾目標將封裝中的密度提升10倍以上 并布局非硅基半導體

  ICC訊 12月14日消息，在不懈推進摩爾定律的過程中，英特爾公布了在封裝、晶體管和量子物理學方面的關鍵技術突破，這些突破對推進和加速計算進入下一個十年至關重要。在2021 IEEE 國際電子器件會議(IEDM)上，英特爾概述了其未來技術發(fā)展方向，即通過混合鍵合(hybrid bonding)將在封裝中的互連密度提升 10 倍以上，晶體管微縮面積提升 30% 至 50%，在全新的功率器件和內存技術上取得重大突破，基于物理學新概念所衍生的新技術，在未來可能會重新定義計算。

  英特爾高級院士兼組件研究部門總經(jīng)理 Robert Chau 表示：“在英特爾，為持續(xù)推進摩爾定律而進行的研究和創(chuàng)新從未止步。英特爾的組件研究團隊在 IEDM 2021 上分享了關鍵的研究突破，這些突破將帶來革命性的制程工藝和封裝技術，以滿足行業(yè)和社會對強大計算的無限需求。這是我們最優(yōu)秀的科學家和工程師們不懈努力的結果，他們將繼續(xù)站在技術創(chuàng)新的最前沿，不斷延續(xù)摩爾定律?！?

  摩爾定律滿足了從大型計算機到移動電話等每一代技術的需求，并與計算創(chuàng)新同步前行。如今，隨著我們進入一個具有無窮數(shù)據(jù)和人工智能的計算新時代，這種演變仍在繼續(xù)。

  持續(xù)創(chuàng)新是摩爾定律的基石，英特爾的組件研究團隊致力于在三個關鍵領域進行創(chuàng)新：第一，為提供更多晶體管的核心微縮技術;第二，在功率器件和內存增益領域提升硅基半導體性能;第三，探索物理學新概念，以重新定義計算。眾多突破摩爾定律昔日壁壘并出現(xiàn)在當前產(chǎn)品中的創(chuàng)新技術，都源自于組件研究團隊的研究工作，包括應變硅、高 K- 金屬柵極技術、FinFET 晶體管、RibbonFET，以及包括 EMIB 和 Foveros Direct 在內的封裝技術創(chuàng)新。

  在 IEDM 2021 上披露的突破性進展表明，英特爾正通過對以下三個領域的探索，持續(xù)推進摩爾定律，并將其延續(xù)至 2025 年及更遠的未來。

  一、為在未來的產(chǎn)品中提供更多的晶體管，英特爾正針對核心微縮技術進行重點研究：

  · 英特爾的研究人員概述了混合鍵合互連中的設計、制程工藝和組裝難題的解決方案，期望能在封裝中將互連密度提升 10 倍以上。在今年 7 月的英特爾加速創(chuàng)新：制程工藝和封裝技術線上發(fā)布會中，英特爾宣布計劃推出 Foveros Direct，以實現(xiàn) 10 微米以下的凸點間距，使 3D 堆疊的互連密度提高一個數(shù)量級。為了使生態(tài)系統(tǒng)能從先進封裝中獲益，英特爾還呼吁建立新的行業(yè)標準和測試程序，讓混合鍵合芯粒(hybrid bonding chiplet)生態(tài)系統(tǒng)成為可能。

  · 展望其 GAA RibbonFET(Gate-All-Around RibbonFET)技術，英特爾正引領著即將到來的后 FinFET 時代，通過堆疊多個(CMOS)晶體管，實現(xiàn)高達 30% 至 50% 的邏輯微縮提升，通過在每平方毫米上容納更多晶體管，以繼續(xù)推進摩爾定律的發(fā)展。

  · 英特爾同時也在為摩爾定律進入埃米時代鋪平道路，其前瞻性的研究展示了英特爾是如何克服傳統(tǒng)硅通道限制，用僅有數(shù)個原子厚度的新型材料制造晶體管，從而實現(xiàn)在每個芯片上增加數(shù)百萬晶體管數(shù)量。在接下來的十年，實現(xiàn)更強大的計算。

  二、英特爾為硅注入新功能：

  · 通過在 300 毫米的晶圓上首次集成氮化鎵基(GaN-based)功率器件與硅基 CMOS，實現(xiàn)了更高效的電源技術。這為 CPU 提供低損耗、高速電能傳輸創(chuàng)造了條件，同時也減少了主板組件和空間。

  · 另一項進展是利用新型鐵電體材料作為下一代嵌入式 DRAM 技術的可行方案。該項業(yè)界領先技術可提供更大內存資源和低時延讀寫能力，用于解決從游戲到人工智能等計算應用所面臨的日益復雜的問題。

  三、英特爾正致力于大幅提升硅基半導體的量子計算性能，同時也在開發(fā)能在室溫下進行高效、低功耗計算的新型器件。未來，基于全新物理學概念衍生出的技術將逐步取代傳統(tǒng)的 MOSFET 晶體管：

  · 在 IEDM 2021上，英特爾展示了全球首例常溫磁電自旋軌道(MESO)邏輯器件，這表明未來有可能基于納米尺度的磁體器件制造出新型晶體管。

  · 英特爾和比利時微電子研究中心(IMEC)在自旋電子材料研究方面取得進展，使器件集成研究接近實現(xiàn)自旋電子器件的全面實用化。

  · 英特爾還展示了完整的 300 毫米量子比特制程工藝流程。該量子計算工藝不僅可持續(xù)微縮，且與 CMOS 制造兼容，這確定了未來研究的方向。