2022年IEEE VLSI技術(shù)和電路研討會(huì)將于6月13日至6月17日在夏威夷檀香山舉行。來(lái)自英特爾的研究人員正在發(fā)表13篇論文，其中包括一種新的先進(jìn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET）技術(shù)“Intel 4”的結(jié)果，表明在Iso-功率下晶體管性能比“Intel 7”工藝提高了20%以上。
英特爾在過(guò)去幾年中的一些制造失誤，為AMD等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手帶來(lái)了重大優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在AMD 正處于一項(xiàng)雄心勃勃的五年計(jì)劃中，以重新獲得其芯片制造魔力。
本周，英特爾在周一開始的2022年IEEE VLSI技術(shù)和電路研討會(huì)上詳細(xì)說(shuō)明如何在不久的將來(lái)制造出從制造角度來(lái)看更快，更便宜，更可靠的芯片。
細(xì)節(jié)圍繞著“Intel 4”，這個(gè)制造節(jié)點(diǎn)以前被稱為芯片制造商的7nm工藝。英特爾計(jì)劃將該節(jié)點(diǎn)用于明年進(jìn)入市場(chǎng)的產(chǎn)品，其中包括用于PC的Meteor Lake CPU和Granite Rapids服務(wù)器芯片的計(jì)算模塊。
“Intel 4” 是英特爾的過(guò)渡過(guò)程。它是第一個(gè)使用EUV（極紫外，即軟X射線）光刻而不是深紫外浸沒(méi)光刻的英特爾工藝節(jié)點(diǎn)?！癐ntel 4”工藝中實(shí)現(xiàn)的進(jìn)步通過(guò)將可實(shí)現(xiàn)的晶體管密度相對(duì)于“Intel 7”（以前稱為 10nm 增強(qiáng)型超級(jí)鰭 （10ESF））的工藝節(jié)點(diǎn)加倍，從而維持了摩爾定律。
英特爾此前曾承諾，“Intel 4”的每瓦性能將比“Intel 7”提高20%，“Intel 4”以前被稱為該公司的10nm增強(qiáng)型SuperFin節(jié)點(diǎn)，為Alder Lake客戶端CPU和最近延遲的Sapphire Rapids服務(wù)器芯片提供動(dòng)力。
在簡(jiǎn)報(bào)中，負(fù)責(zé)“Intel 4”開發(fā)的高管Ben Sell表示，該節(jié)點(diǎn)進(jìn)展順利，他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠以相同的功率將“Intel 4”的性能提高約21.5%。相反，“Intel 4”可以提供與“Intel 7”相同的頻率級(jí)別，功耗降低 40%。
這意味著像Meteor Lake這樣的未來(lái)芯片不僅會(huì)有更好的性能，這是我們一直希望用新芯片實(shí)現(xiàn)的，而且效率也會(huì)更好。提高效率可以在降低PC或服務(wù)器所需的功率或改善筆記本電腦電池的使用壽命方面產(chǎn)生重大影響。
Sell的團(tuán)隊(duì)為提高“Intel 4”的頻率而做出的一項(xiàng)進(jìn)步是將金屬絕緣體金屬電容器的電容提高了2倍，這是英特爾自2014年推出的Broadwell CPU的14nm工藝以來(lái)一直用于芯片的構(gòu)建塊。
根據(jù)Sell的說(shuō)法，增加的電容導(dǎo)致較小的大電壓擺幅，這反過(guò)來(lái)又增加了CPU的可用電壓，并允許它以更高的頻率運(yùn)行。
“我們?cè)诋a(chǎn)品上看到的是，總的來(lái)說(shuō)，這意味著你可以運(yùn)行產(chǎn)品的更高頻率，”他說(shuō)。
雖然提高性能對(duì)于新的制造節(jié)點(diǎn)至關(guān)重要，但降低成本并使芯片制造過(guò)程更加可靠也很重要。在這些方面，Sell表示，他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了良好的進(jìn)展。
根據(jù)Sell的說(shuō)法，與英特爾用于先前節(jié)點(diǎn)的沉浸式過(guò)程相比，EUV允許英特爾簡(jiǎn)化光刻過(guò)程。在實(shí)踐中，這意味著英特爾可以將芯片設(shè)計(jì)蝕刻到硅晶圓上所需的層數(shù)從五層減少到一層。
“現(xiàn)在，一切都可以用單層打印，給你完全相同的結(jié)構(gòu)，”他說(shuō)。
Sell告訴我們，使用EUV還可以提高制造良率，這意味著當(dāng)新芯片投入生產(chǎn)時(shí)，有缺陷的晶圓數(shù)量將下降。
EUV的另一個(gè)好處是，它將降低英特爾使用“Intel 4”的產(chǎn)品的芯片制造成本，盡管使用EUV很昂貴。根據(jù)Sell的說(shuō)法，這是因?yàn)镋UV減少了制造芯片所需的步驟數(shù)和工具數(shù)。
“除了我們工廠的光刻工具之外，還有許多其他工具，一旦你把所有東西都組合成一個(gè)步驟，其中很多工具也就不需要了，”他說(shuō)。
他認(rèn)為，這種簡(jiǎn)化的流程可以使英特爾提高其生產(chǎn)能力。
“這意味著在您需要的潔凈室空間方面，您的需求也少得多。因此，總體而言，要么您需要建造更少的晶圓廠，要么您可以獲得每個(gè)晶圓廠的更多產(chǎn)量，”Sell說(shuō)。
這些和其他流程改進(jìn)代表了英特爾在開發(fā)新節(jié)點(diǎn)方面采取的更加模塊化的方法。與芯片制造商以前用于開發(fā)節(jié)點(diǎn)的更激進(jìn)的方法相比，這是一個(gè)巨大的變化，這導(dǎo)致英特爾在過(guò)去幾年中遭受了10nm和7nm節(jié)點(diǎn)的重大失誤和延遲。
“我們現(xiàn)在正在做的主要事情是，我們正在采用一種更加模塊化的開發(fā)方法，這意味著你不必有一個(gè)巨大的步驟，而是在你可以單獨(dú)開發(fā)的過(guò)程中有一些較小的步驟和幾個(gè)模塊。這使得及時(shí)開發(fā)每個(gè)模塊變得更加容易，而無(wú)需解決其他所有內(nèi)容來(lái)理解此模塊的復(fù)雜性，”Sell說(shuō)。
此外，英特爾還推出了對(duì)基礎(chǔ)電路的新方法和改進(jìn)，這些方法和改進(jìn)將成為未來(lái)解決方案的重要組成部分。其中一項(xiàng)電路創(chuàng)新采用計(jì)算近內(nèi)存（CNM）技術(shù)來(lái)提高八核RISC-V處理器的性能，并將在研討會(huì)的聚光燈演示中展出。英特爾開發(fā)的這些和未來(lái)創(chuàng)新不僅將支持英特爾的產(chǎn)品組合，而且還旨在使英特爾新代工業(yè)務(wù)英特爾代工服務(wù)（IFS）的客戶受益。
英特爾還將直接在 300 毫米硅平臺(tái)上展示 2D 材料的 MOCVD，包括首次用于 BEOL 和 FEOL 應(yīng)用空間的 p 型 WSe2。MoS2 nFET顯示出隨縮放幾何形狀而增加的可變性。
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