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英特尔制程工艺解析

2021年7月27日 07:56  CCTIME飞象网  

2021年7月27日 - 英特尔今天公布了公司有史以来最详细的制程技术路线图之一,展示了从现在到2025年乃至更远的未来,驱动新产品开发的突破性技术。本资料介绍了实现此路线图的创新技术的关键细节,并解释了新的节点命名方法背后的依据。

未来之路

英特尔的路线图是基于无与伦比的制程技术创新底蕴制定而成。结合世界先进的研发流程,英特尔推出过诸多深刻影响了半导体生态的行业首创技术,如应变硅、高K金属栅极和3D FinFET晶体管等。

如今,英特尔延续这一传统,在全新的创新高度上制定路线图,其中不仅包括深层次的晶体管级增强,还将创新延伸至互连和标准单元级。英特尔已加快创新步伐,以加强每年制程工艺提升的节奏。

内在创新

以下是英特尔制程技术路线图、实现每个节点的创新技术以及新节点命名的详细信息:

Intel 7(此前称之为10纳米Enhanced SuperFin)

通过FinFET晶体管优化,每瓦性能比英特尔10纳米SuperFin提升约10% - 15%,优化方面包括更高应变性能、更低电阻的材料、新型高密度蚀刻技术、流线型结构,以及更高的金属堆栈实现布线优化。Intel 7将在这些产品中亮相:于2021年推出的面向客户端的Alder Lake,以及预计将于2022年第一季度投产的面向数据中心的Sapphire Rapids。

Intel 4(此前称之为Intel 7纳米)

与Intel 7相比,Intel 4的每瓦性能1提高了约20% ,它是首个完全采用EUV光刻技术的英特尔FinFET节点,EUV采用高度复杂的透镜和反射镜光学系统,将13.5纳米波长的光对焦,从而在硅片上刻印极微小的图样。相较于之前使用波长为193纳米的光源的技术,这是巨大的进步。Intel 4将于2022年下半年投产,2023年出货,产品包括面向客户端的Meteor Lake和面向数据中心的Granite Rapids。

Intel 3

Intel 3将继续获益于FinFET,较之Intel 4,Intel 3将在每瓦性能1上实现约18%的提升。这是一个比通常的标准全节点改进水平更高的晶体管性能提升。Intel 3实现了更高密度、更高性能的库;提高了内在驱动电流;通过减少通孔电阻,优化了互连金属堆栈;与Intel 4相比,Intel 3在更多工序中增加了EUV的使用。Intel 3将于2023年下半年开始生产相关产品。

Intel 20A

PowerVia和RibbonFET这两项突破性技术开启了埃米时代。PowerVia是英特尔独有、业界首个背面电能传输网络,它消除晶圆正面的供电布线需求,优化信号布线,同时减少下垂和降低干扰。RibbonFET是英特尔研发的Gate All Around晶体管,是公司自2011年率先推出FinFET以来的首个全新晶体管架构,提供更快的晶体管开关速度,同时以更小的占用空间实现与多鳍结构相同的驱动电流。Intel 20A预计将在2024年推出。

命名含义

数十年来,制程工艺“节点”的名称与晶体管的栅极长度相对应。虽然业界多年前不再遵守这种命名法,但英特尔一直沿用这种历史模式,即使用反映尺寸单位(如纳米)的递减数字来为节点命名。

如今,整个行业使用着各不相同的制程节点命名和编号方案,这些多样的方案既不再指代任何具体的度量方法,也无法全面展现如何实现能效和性能的最佳平衡。

在披露制程工艺路线图时,英特尔引入了基于关键技术参数——包括性能、功耗和面积等的新命名体系。从上一个节点到下一个节点命名的数字递减,反映了对这些关键参数改进的整体评估。

“摩尔定律仍在持续生效。对于未来十年走向超越‘1纳米’节点的创新,英特尔有着一条清晰的路径。我想说,在穷尽元素周期表之前,摩尔定律都不会失效,英特尔将持续利用硅的神奇力量不断推进创新。”

– 帕特∙基辛格,英特尔公司CEO

随着行业越来越接近“1纳米”节点,英特尔改变命名方式,以更好地反映全新的创新时代。具体而言,在Intel 3之后的下一个节点将被命名为Intel 20A,这一命名反映了向新时代的过渡,即工程师在原子水平上制造器件和材料的时代——半导体的埃米时代。

更新后的命名体系将创建一个清晰而有意义的框架,来帮助行业和客户对整个行业的制程节点演进有更准确的认知,进而做出更明智的决策。随着英特尔代工服务(IFS)的推出,让客户清晰了解情况比以往任何时候都显得更加重要。

编 辑:值班记者
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