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半导体

有史以来最详细!英特尔公布未来三年制程工艺和封装技术路线

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7月27日,英特尔召开制程工艺和封装技术线上发布会。会上,英特尔CEO帕特·基辛格表示,英特尔正在通过半导体制程工艺和封装技术来实现技术的创新,并公布有史以来最详细的制程工艺和封装技术发展路线。

对芯片制程工艺采用新的命名体系

几十年来,英特尔在芯片制程工艺方面一直处于领先地位,然而,随着市场竞争的愈发激烈,英特尔逐渐失去了很多优势。为此,英特尔开始重振旗鼓,表示在2025年之前重返产业巅峰。为了达到这一目标,英特尔在芯片制程方面可谓是下足了功夫。先前,有媒体称,英特尔有意斥资300亿美元收购晶圆代工大厂格芯,而这或许与英特尔全新的制程工艺发展线路息息相关。

据帕特·基辛格介绍,数十年来,芯片制程工艺节点的名称以晶体管的栅极长度来命名。然而如今,整个行业对于芯片工艺节点的命名也开始多样化,这些多样的方案既不再指代任何具体的度量方法,也无法体现如何能够实现能效和性能的平衡。因此,英特尔从性能、功耗和面积等各方面进行了综合考虑,对芯片制程工艺采用新的命名体系。

在发布会上,英特尔公布了未来几年芯片制程的技术路线图,并采用了新的命名体系,分别是Intel 7(此前称之为10纳米Enhanced SuperFin)、Intel 4(此前称之为Intel 7纳米)、Intel 3以及Intel 20A。

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Intel 7工艺拥有最佳的FinFET的晶体管,与Intel 10nm SuperFin相比,每瓦性能将提升大约10%~15%。Intel 7的优势包括更高的应变能力、更低的电阻材料、更新型的高密度刻蚀技术、拥有流线型结构以及采用更高的金属堆栈来实现布线优化。据了解,于2021年推出的面向客户端的Alder Lake,以及预计将于2022年第一季度投产的面向数据中心的Sapphire Rapids将会采用Intel 7工艺。

Intel 4将完全采用EUV光刻技术,可使用超短波长的光来刻印极微小的图样。与Intel 7相比,Intel 4的每瓦性能将提高约20%。据了解,Intel 4将于2022年下半年投产,2023年出货,将会应用在面向客户端的Meteor Lake和面向数据中心的Granite Rapids。

在Intel 3工艺中,随着FinFET技术的进一步优化,以及EUV技术使用的不断完善,将实现与Intel 4相比每瓦性能约18%的提升,在芯片面积上也将会有改进。据悉,Intel 3将于2023年下半年开始在相关产品中使用。

在Intel 3工艺后,芯片制程将会越来越接近1纳米节点,进入更微小的埃米时代。因此,Intel 3之后的工艺,英特尔也改变了命名方式,命名为Intel 20A。

Intel 20A将凭借RibbonFET和PowerVia两大突破性技术开启埃米时代。RibbonFET是英特尔实现Gate All Around晶体管的关键技术,这也是自2011年以来英特尔率先推出FinFET技术之后的首个全新晶体管架构。该技术加快了晶体管开关速度,且实现了与多鳍结构相同的驱动电流的同时,占用更小的空间。PowerVia是英特尔独有的、也是业界首个背面电能传输网络,能通过消除晶圆正面供电的布线需求来优化信号传输。Intel 20A预计将在2024年推出,且在此制程工艺技术中,英特尔将会与高通公司进行合作。而近期,英特尔也刚刚宣布与高通签订协议,将为高通提供代工服务,而这或许也是英特尔向Inter 20A技术迈进的关键一步。

提出四点封装技术发展线路

在芯片制程方面积极布局的同时,英特尔在封装方面也可谓是煞费苦心。在此次发布会中,英特尔也宣布,微软AWS 将成为首个使用英特尔代工服务(IFS)中封装解决方案的客户。对于封装技术,英特尔也提出了四点发展路线。

其一,EMIB技术。EMIB将采用2.5D的嵌入式桥接解决方案,Sapphire Rapids也将成为首个采用EMIB技术的产品,也将成为业界首个与单片设计性能相似,且整合了两个光罩尺寸的器件。继Sapphire Rapids之后,下一代 EMIB的凸点间距将从55微米缩短至45微米。

其二,Foveros技术。Foveros将利用晶圆级封装技术,提供史上首个3D堆叠解决方案。Meteor Lake是在客户端产品中实现Foveros技术的第二代部署,该产品具有36微米的凸点间距,热设计功率范围为5W~125W。

其三,Foveros Omni技术。Foveros Omni是下一代的Foveros技术,通过高性能3D堆叠技术,使得裸片到裸片的互连和模块化设计变得更加灵活。Foveros Omni技术可将裸芯片进行分解,且实现不同晶圆制程节点的多个顶片与多个基片进行混合搭配,该项技术预计将于2023年量产。

其四,Foveros Direct技术。Foveros Direct可实现铜对铜键合的转变,也可以实现低电阻的互连。Foveros Direct 拥有10微米以下的凸点间距,使3D堆叠的互连密度有了更大的提升,为功能性裸片的分区提出了新的概念。Foveros Direct技术是对 Foveros Omni技术的补充,预计也将于 2023年量产。

责任编辑:沈丛


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