Intel 4 較 Intel 7 提升 20% 效能,將導入 High-NA EUV 系統

作者 | 發布日期 2022 年 07 月 04 日 15:10 | 分類 IC 設計 , 半導體 , 晶片 Telegram share ! follow us in feedly


處理器大廠英特爾近期於美國檀香山舉行的年度 VLSI 國際研討會,公布 Intel 4 製程細節。英特爾表示,相較 Intel 7,Intel 4 相同功耗提升 20% 以上效能,高效能元件庫(library cell)密度是 2 倍,同時達成兩項關鍵目標:滿足開發中產品需求,包括 PC 客戶端 Meteor Lake,並推動先進技術和製程模組,帶領英特爾 2025 年重回製程領先地位。

英特指出,Intel 4 於鰭片間距、接點間距及低層金屬間距等關鍵尺寸(Critical Dimension)持續朝微縮前行,並導入設計技術偕同最佳化,縮小單一元件尺寸。透過 FinFET 材料與結構改良提升效能,Intel 4 單一 N 型半導體或 P 型半導體,鰭片數從 Intel 7 高效能元件庫 4 片降至 3 片。綜合上述技術,使 Intel 4 大幅增加邏輯元件密度,並縮減路徑延遲和降低功耗。

Intel 7 導入自對準四重成像技術(Self-Aligned Quad Patterning,SAQP)和主動元件閘極上接點(Contact Over Active Gate,COAG)技術提升邏輯密度。自對準四重成像技術能透過單次微影和兩次沉積、蝕刻步驟,將晶圓微影圖案縮小 4 倍,且沒有多次微影層疊對準的問題。主動元件閘極接點則將閘極接點直接設在閘極上方,而非傳統閘極一側,提升元件密度。Intel 4 進一步加入網格布線方案(gridded layout scheme),簡化並規律化電路布線,提升效能同時並改善生產良率。

隨著製程微縮,電晶體上方金屬導線、接點也隨之縮小。導線電阻和線路直徑呈現反比,該如何維持導線效能是需要克服的壁壘。Intel 4 採用新金屬配方稱為強化銅 (Enhance Cu),使用銅為導線、接點主體,取代 Intel 7 的鈷,外層再用鈷、鉭包覆;此配方兼具銅的低電阻特性,並降低自由電子移動時撞擊原子使移位,進而讓電路失效的電遷移(electromigration)現象,為 Intel 3 和未來製程打好基礎。

最後,光罩圖案成像至晶圓的最重要改變,可能是在廣泛使用 EUV 簡化製程。英特爾不僅現有良好解決方案最關鍵層使用 EUV,且 Intel 4 較高互連層也使用 EUV,大幅減少光罩數量和製程步驟。降低製程複雜性,亦同步替未來製程節點建立技術領先地位及設備產能,英特爾將在這些製程更廣泛使用 EUV,導入全球第一款量產型高數值孔徑(High-NA)EUV 系統。

(首圖來源:Flickr/Jernej Furman CC BY 2.0)

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