不斷追尋摩爾定律的道路，英特爾 (Intel) 揭曉關鍵封裝、電晶體和量子物理等根本性突破，推進和加速運算進入下個十年。日前舉行的 IEEE International Electron Devices Meeting（IEDM）2021，英特爾概要論述採用混合鍵合（hybrid bonding）技術，封裝提升超過 10 倍互連密度、電晶體微縮達成 30%~50% 面積改善、新電源和新記憶體技術重大突破，以及未來某個時刻將徹底顛覆運算的新物理概念。
英特爾指出，不斷創新為摩爾定律基石，元件研究事業群致力橫跨 3 個關鍵領域創新，提供更多電晶體必要微縮技術、提升電源和記憶體的新矽功能、探索新物理概念等以變革命性改變世界運算方式。藉元件研究，許多創新打破摩爾定律障礙，並實際應用於產品──應變矽、Hi-K 金屬閘極、FinFET、RibbonFET，以及 EMIB、Foveros Direct 等封裝創新等。
英特爾在 IEDM 2021 揭曉的突破，有望 2025 年後藉下列 3 項領域，繼續推動汲取摩爾定律優勢；
首先，英特爾追尋基本微縮技術的重要研究，能在未來產品提供更多電晶體：
公司研究人員為混合鍵合互連設計、製程和組裝挑戰提出解決方案綱要，展望封裝超過 10 倍互連密度改善。7 月 Intel Accelerated 活動，英特爾宣布導入 Foveros Direct 計畫，達成 10 微米以下凸點間距，為 3D 封裝提供一個量級互連密度提升。為了讓生態系從先進封裝受益，英特爾同樣呼籲建立業界新標準和測試步驟，促成混合鍵合小晶片（chiplet）生態系。
另外，展望環繞式閘極（gate-all-around）RibbonFET，英特爾正在透過堆疊多個（CMOS）電晶體，掌握即將到來的後 FinFET 時代，藉由每平方公釐放入更多電晶體，達成最高 30%~50% 邏輯微縮改善，繼續推動摩爾定律。
英特爾同時透過前瞻性研究，為摩爾定律建構前進埃米（angstrom）世代的道路。展示僅數個原子厚度的新型材料，如何做出克服傳統矽通道限制的電晶體，讓每個晶片面積增加數百萬個電晶體，為下個十年提供更強大的運算力。
其次，英特爾帶來矽的新功能：
關鍵點在 300mm (12 吋) 晶圓，達成全球首創整合以氮化鎵（GaN）為基礎的電源開關和以矽為基礎的 CMOS，推動更有效率的電源技術，為 CPU 提供低損失、高速電源供應，並同時縮減主機板元件和空間。另一項進展為英特爾使用新型鐵電材料，達成領先業界、低延遲讀寫能力，且有可能成為次世代嵌入式 DRAM 技術，提供更多的記憶體資源，解決從遊戲到 AI 等運算應用日益複雜的問題。
最後，英特爾正尋找以矽電晶體為基礎的量子運算的強勁效能，以及與新型室溫裝置搭配運作，擁有巨量能源效率運算的全新開關。將來採用全新物理概念的揭示，可能取代傳統 MOSFET：
IEDM 2021 英特爾展示室溫運作的全球首款實驗性磁電自旋軌道（magnetoelectric spin-orbit，MESO）邏輯裝置，顯示基於開關奈米規模磁鐵的新型電晶體製造潛力。英特爾和 IMEC 在自旋電子材料研究取得進展，將裝置整合研究更進一步帶往實現全功能自旋轉距（spin-torque）裝置。英特爾還展出與 CMOS 生產製造相容，實現可擴展量子運算的完整 300mm 量子位元製程流程，確定研究的下一步。
(圖片來源：英特爾)
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