英特爾 IEDM 2021 發表多項先進技術,推動摩爾定律超越 2025 年

作者 | 發布日期 2021 年 12 月 13 日 15:15 | 分類 封裝測試 , 晶圓 , 晶片 Telegram share ! follow us in feedly


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)