英特爾加速製程工藝和封裝技術創新

2021年07月27日14:29

【TechWeb】7月27日消息,英特爾公司今天公佈了公司有史以來最詳細的製程工藝和封裝技術路線圖,展示了一系列底層技術創新,這些創新技術將不斷驅動從現在到2025年乃至更遠未來的新產品開發。除了公佈其近十多年來首個全新晶體管架構 RibbonFET 和業界首個全新的背面電能傳輸網絡PowerVia之外,英特爾還重點介紹了迅速採用下一代極紫外光刻(EUV)技術的計劃,即高數值孔徑(High-NA)EUV。英特爾有望率先獲得業界第一台High-NA EUV光刻機。

英特爾公司CEO帕特·基辛格在以“英特爾加速創新”為主題的全球線上發佈會中表示:“基於英特爾在先進封裝領域毋庸置疑的領先性,我們正在加快製程工藝創新的路線圖,以確保到 2025 年製程性能再度領先業界。英特爾正利用我們無可比擬的持續創新的動力,實現從晶體管到系統層面的全面技術進步。在窮盡元素週期表之前,我們將堅持不懈地追尋摩爾定律的腳步,並持續利用矽的神奇力量不斷推進創新。”

業界早就意識到,從1997年開始,基於納米的傳統製程節點命名方法,不再與晶體管實際的柵極長度相對應。如今,英特爾為其製程節點引入了全新的命名體系,創建了一個清晰、一致的框架,幫助客戶對整個行業的製程節點演進建立一個更準確的認知。隨著英特爾代工服務(IFS)的推出,讓客戶清晰瞭解情況比以往任何時候都顯得更加重要。基辛格說:“今天公佈的創新技術不僅有助於英特爾規劃產品路線圖,同時對我們的代工服務客戶也至關重要。業界對英特爾代工服務(IFS)有強烈的興趣,今天我很高興我們宣佈了首次合作的兩位重要客戶。英特爾代工服務已揚帆起航!”

英特爾技術專家詳述了以下路線圖,其中包含新的節點命名和實現每個製程節點的創新技術:

基於 FinFET 晶體管優化,Intel 7與 Intel 10nm SuperFin 相比,每瓦性能將提升約10%-15%。2021年即將推出的Alder Lake客戶端產品將會採用Intel 7 工藝,之後是面向數據中心的 Sapphire Rapids預計將於 2022 年第一季度投產。

Intel 4完全採用 EUV 光刻技術,可使用超短波長的光,刻印極微小的圖樣。憑藉每瓦性能約 20% 的提升以及芯片面積的改進,Intel 4 將在 2022 年下半年投產,並於 2023 年出貨,這些產品包括面向客戶端的 Meteor Lake 和麵向數據中心的 Granite Rapids。

Intel 3憑藉FinFET 的進一步優化和在更多工序中增加對EUV使用,較之Intel 4將在每瓦性能上實現約18%的提升,在芯片面積上也會有額外改進。 Intel 3將於2023年下半年開始用於相關產品生產。

Intel 20A將憑藉RibbonFET和PowerVia兩大突破性技術開啟埃米時代。RibbonFET 是英特爾對Gate All Around晶體管的實現,它將成為公司自 2011 年率先推出 FinFET 以來的首個全新晶體管架構。該技術加快了晶體管開關速度,同時實現與多鰭結構相同的驅動電流,但佔用的空間更小。PowerVia 是英特爾獨有的、業界首個背面電能傳輸網絡,通過消除晶圓正面供電布線需求來優化信號傳輸。Intel 20A 預計將在 2024 年推出。英特爾也很高興能在Intel 20A 製程工藝技術上,與高通公司進行合作。

2025 年及更遠的未來:從Intel 20A更進一步的Intel 18A節點也已在研發中,將於2025年初推出,它將對RibbonFET進行改進,在晶體管性能上實現又一次重大飛躍。英特爾還致力於定義、構建和部署下一代High-NA EUV,有望率先獲得業界第一台High-NA EUV光刻機。英特爾正與 ASML 密切合作,確保這一行業突破性技術取得成功,超越當前一代 EUV。

英特爾高級副總裁兼技術開發總經理Ann Kelleher博士表示:“英特爾有著悠久的製程工藝基礎性創新的歷史,這些創新均驅動了行業的飛躍。我們引領了從90納米應變矽向45納米高K金屬柵極的過渡,並在22納米時率先引入FinFET。憑藉RibbonFET 和 PowerVia兩大開創性技術,Intel 20A 將成為製程技術的另一個分水嶺。”

英特爾高級副總裁兼技術開發總經理AnnKelleher博士
英特爾高級副總裁兼技術開發總經理AnnKelleher博士

隨著英特爾全新IDM 2.0戰略的實施,封裝對於實現摩爾定律的益處變得更加重要。英特爾宣佈,AWS 將成為首個使用英特爾代工服務(IFS)封裝解決方案的客戶。英特爾對領先行業的先進封裝路線圖提出:

EMIB作為首個 2.5D 嵌入式橋接解決方案將繼續引領行業,英特爾自2017年以來一直在出貨EMIB產品。Sapphire Rapids 將成為採用EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)批量出貨的首個英特爾®至強®數據中心產品。它也將是業界首個提供幾乎與單片設計相同性能的,但整合了兩個光罩尺寸的器件。繼Sapphire Rapids之後,下一代 EMIB的凸點間距將從 55微米縮短至 45微米。

Foveros利用晶圓級封裝能力,提供史上首個 3D 堆疊解決方案。Meteor Lake是在客戶端產品中實現Foveros技術的第二代部署。該產品具有 36微米的凸點間距,不同晶片可基於多個製程節點,熱設計功率範圍為 5-125W。

Foveros Omni開創了下一代Foveros技術,通過高性能3D堆疊技術為裸片到裸片的互連和模塊化設計提供了無限製的靈活性。Foveros Omni允許裸片分解,將基於不同晶圓製程節點的多個頂片與多個基片混合搭配,預計將於2023年用到量產的產品中。

Foveros Direct實現了向直接銅對銅鍵合的轉變,它可以實現低電阻互連,並使得從晶圓製成到封裝開始,兩者之間的界限不再那麼截然。Foveros Direct 實現了10微米以下的凸點間距,使3D堆疊的互連密度提高了一個數量級,為功能性裸片分區提出了新的概念,這在以前是無法實現的。Foveros Direct 是對 Foveros Omni 的補充,預計也將於 2023年用到量產的產品中。

今天討論的突破性技術主要在英特爾俄勒岡州和亞利桑那州的工廠開發,這鞏固了英特爾作為美國唯一一家同時擁有芯片研發和製造能力的領先企業的地位。此外,這些創新還得益於與美國和歐洲合作夥伴生態系統的緊密合作。深入的合作關係是將基礎性創新從實驗室研發投入到量產製造的關鍵,英特爾致力於與各地政府合作,強化供應鏈,並推動經濟和國家安全。

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