英特爾公布全新節點命名方式,加速部署全新製程與先進封裝

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 27 日 11:10 | 分類 IC 設計 , 封裝測試 , 晶圓 Telegram share ! follow us in feedly


處理器大廠英特爾(intel)27 日正式首次詳盡揭露製程與封裝技術最新藍圖,並宣布一系列半導體製程節點命名方式,為 2025 年之後產品注入動力。除首次發表全新電晶體架構 RibbonFET 外,尚有稱為 PowerVia 的業界首款背部供電方案。英特爾強調迅速轉往下一世代 EUV 工具的計畫,稱為高數值孔徑(High NA)EUV。英特爾有望獲得業界首款 High NA EUV 量產工具。

英特爾表示,產業早已意識到,目前以奈米為基礎的製程節點命名方式,並不符合自 1997 年起採用閘極長度為準的傳統。英特爾最新公布製程節點全新命名結構,創造清晰且一致性架構,給予客戶更精確的製程節點認知。新命名將 10 奈米 SuperFin 加強版正名為 7 奈米,7 奈米正名為 4 奈米。還首次宣布 3 奈米要在 2023 下半年投片量產,也公布 2 奈米/20A Angstrom 埃米製程將在 2024 年量產,為高通產品代工。

英特爾指出將自 4 奈米製程全面使用極紫外光(EUV)微影技術,並自 2022 下半年準備量產,2023 年出貨。隨著英特爾成立 Intel Foundry Services,重要性更勝以往。執行長 Pat Gelsinger 表示,各種創新不僅開展英特爾產品路線規劃,也對晶圓代工客戶相當重要。

英特爾技術專家以新節點命名方式,詳述未來製程與效能藍圖,以及各節點的創新技術:

Intel 7:植基於 FinFET(鰭式場效電晶體)最佳化,相較 Intel 10 奈米 SuperFin 每瓦效能可提升大約 10%~15%。Intel 7 將用在 2021 年 Alder Lake 用戶端產品,以及 2022 年第一季量產 Sapphire Rapids 資料中心產品。

Intel 4:全面使用極紫外光(EUV)微影技術,透過超短波長光,印製極小形狀。伴隨每瓦效能提升約 20%,以及面積改進,Intel 4 將於 2022 下半年準備量產,2023 年開始出貨,客戶端 Meteor Lake 和資料中心 Granite Rapids 將率先採用。

Intel 3:汲取 FinFET 最佳化優勢與提升 EUV 使用比例,以及更多面積改進,Intel 3 相較 Intel 4 約提供 18% 每瓦效能成長幅度。Intel 3 將於 2023 下半年開始生產。

Intel 20A:以 RibbonFET 和 PowerVia 突破性技術開創埃米(angstrom)時代。RibbonFET 為英特爾環繞式閘極(Gate All Around)電晶體成果,亦是 2011 年推出 FinFET 後,首次全新電晶體架構。此技術於較小面積堆疊多鰭片,相同驅動電流提供更快電晶體開關速度。PowerVia 為英特爾獨特、業界首次實作的背部供電,藉由移除晶圓正面供電迴路,以達最佳化訊號傳遞工作。Intel 20A 預計將於 2024 年逐步量產。英特爾也很高興公布高通(Qualcomm)將採用 Intel 20A 製程。

2025 與未來:Intel 20A 之後,改良自 RibbonFET 的 Intel 18A 進入開發階段,預計 2025 年初問世,將為電晶體帶來另一次重大性能提升。英特爾正在定義、建立與佈署下一代 EUV 工具,稱為高數值孔徑 EUV,並有望獲得業界首套量產工具。英特爾正與 ASML 緊密合作,確保這項業界突破技術成功超越當代 EUV。

英特爾強調,擁有基礎製程創新的悠久歷史,推動產業前進並破除限制。90 奈米領銜轉換至應變矽,45 奈米採用高介電常數金屬閘極,22 奈米導入鰭式場效電晶體,Intel 20A 將是另一個製程技術分水嶺,提供 2 個突破性創新:RibbonFET 和 PowerVia。

英特爾也說明新 IDM 2.0 策略,表示對實現摩爾定律優勢而言,先進封裝技術越來越重要。英特爾宣布 AWS 將是第一個採用 IFS 封裝解決方案的客戶,並同步提供下列先進封裝藍圖遠見。先進封裝布局詳細內容如下:

EMIB:2017 年產品出貨開始,以首款 2.5D 嵌入式橋接解決方案持續引領產業。Sapphire Rapids 將會是首款量產出貨,具 EMIB (embedded multi-die interconnect bridge) 的 Intel Xeon 資料中心產品。也是業界首款具備 4 個方塊晶片的裝置,提供等於單一晶片設計的效能。Sapphire Rapids 之後,下一代 EMIB 將從 55 微米凸點間距降至 45 微米。

Foveros:汲取晶圓級封裝能力優勢,提供首款 3D 堆疊解決方案。Meteor Lake 將是 Foveros 客戶端產品實作的第二世代,具 36 微米凸點間距,晶片塊橫跨多種製程節點,熱設計功耗 5~125 瓦。

Foveros Omni:採用晶片與晶片連結與模組化設計,提供不受限的靈活高效能 3D 堆疊技術。Foveros Omni 允許混合多個頂層晶片塊與多個基底晶片塊,以及橫跨多種晶圓廠節點的分拆晶片(die disaggregation)設計,預計 2023 年量產。

Foveros Direct:為降低互連電阻,改採直接銅對銅接合技術,模糊晶圓製造終點與封裝起點的界線。Foveros Direct 能達到低於 10 微米的凸點間距,提升 3D 堆疊一個等級互連密度,為原先認為無法達成的功能性晶片分割開啟新頁。Foveros Direct 是 Foveros Omni 的補充技術,同樣預計 2023 年問世。

(圖片來源:英特爾)