加快制程工藝創(chuàng)新 英特爾公布最詳細(xì)制程工藝和封裝技術(shù)路線圖

英特爾公布了公司有史以來(lái)最詳細(xì)的制程工藝和封裝技術(shù)路線圖!

除了公布其近十多年來(lái)首個(gè)全新晶體管架構(gòu) RibbonFET 和業(yè)界首個(gè)全新的背面電能傳輸網(wǎng)絡(luò) PowerVia 之外，英特爾還重點(diǎn)介紹了迅速采用下一代極紫外光刻(EUV)技術(shù)的計(jì)劃，即高數(shù)值孔徑(High-NA)EUV。

據(jù)悉，英特爾有望率先獲得業(yè)界第一臺(tái) High-NA EUV 光刻機(jī)。此外，AWS 成為第一個(gè)使用英特爾代工服務(wù)(IFS)封裝解決方案的客戶(hù)，高通也將采用 Intel 20A 制程工藝技術(shù)。

英特爾公司 CEO 帕特?基辛格說(shuō)：“我們正在加快制程工藝創(chuàng)新的路線圖，以確保到 2025 年制程性能再度領(lǐng)先業(yè)界。”

01. 介紹新制程節(jié)點(diǎn)命名體系，宣布代工服務(wù)啟動(dòng)

業(yè)界早就意識(shí)到，從 1997 年開(kāi)始，基于納米的傳統(tǒng)制程節(jié)點(diǎn)命名方法，不再與晶體管實(shí)際的柵極長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。

此前整個(gè)行業(yè)使用著各不相同的制程節(jié)點(diǎn)命名和編號(hào)方案，這些方案無(wú)法全面展現(xiàn)該如何實(shí)現(xiàn)能效和性能的最佳平衡。

對(duì)此，英特爾今天宣布為其制程節(jié)點(diǎn)引入了全新的命名體系，創(chuàng)建了一個(gè)清晰、一致的框架，來(lái)幫助客戶(hù)對(duì)整個(gè)行業(yè)的制程節(jié)點(diǎn)演進(jìn)建立一個(gè)更準(zhǔn)確的認(rèn)知。

“對(duì)于未來(lái)十年走向超越 1nm 節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新，英特爾有著一條清晰的路徑。”基辛格談道，“英特爾的最新命名體系，是基于我們客戶(hù)看重的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)而提出的，即性能、功率和面積。”

英特爾去年推出的 10nm SuperFin 節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了英特爾有史以來(lái)最為強(qiáng)大的單節(jié)點(diǎn)內(nèi)性能增強(qiáng)，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始大批量生產(chǎn)。這一命名不會(huì)更改。

從英特爾下一個(gè)節(jié)點(diǎn)(之前被稱(chēng)作 Enhanced SuperFin)Intel 7 開(kāi)始，英特爾后續(xù)節(jié)點(diǎn)將被命名為 Intel 4、Intel 3 和 Intel 20A。最后這個(gè)命名反映了摩爾定律仍在持續(xù)生效。

英特爾技術(shù)專(zhuān)家詳述了以下路線圖，其中包含新的節(jié)點(diǎn)命名和實(shí)現(xiàn)每個(gè)制程節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新技術(shù)：

1、基于 FinFET 晶體管優(yōu)化，Intel 7 與英特爾 10nm SuperFin 相比，每瓦性能將提升約 10%-15%。明年推出的 Alder Lake 客戶(hù)端產(chǎn)品將采用 Intel 7 工藝，隨后是面向數(shù)據(jù)中心的 Sapphire Rapids 預(yù)計(jì)將于 2022 年第一季度投產(chǎn)。Ponte Vecchio GPU 也將采用 Intel 7 工藝，于 2022 年初上市，其中集成了基片(base tiles)和 Rambo 緩存晶片(Rambo cache tiles)。

2、Intel 4 完全采用 EUV 光刻技術(shù)，可使用超短波長(zhǎng)的光，刻印極微小的圖樣，每瓦性能約提升 20%。Intel 4 將在 2022 年下半年投產(chǎn)，并于 2023 年出貨，產(chǎn)品包括面向客戶(hù)端的 Meteor Lake 和面向數(shù)據(jù)中心的 Granite Rapids。

上個(gè)季度 Meteor Lake 客戶(hù)端計(jì)算晶片的 tape in，是一個(gè)重要的里程碑，Intel 4 也是英特爾首個(gè)完全采用 EUV 技術(shù)的制程節(jié)點(diǎn)。

3、Intel 3 較 Intel 4 將在每瓦性能上提升約 18%，在芯片面積上有額外改進(jìn)，得益于 FinFET 的優(yōu)化和在更多工序中增加對(duì) EUV 使用。Intel 3 將于 2023 年下半年開(kāi)始用于相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)。

4、Intel 20A 將憑借 RibbonFET 和 PowerVia 兩大突破性技術(shù)開(kāi)啟埃米時(shí)代。Intel 20A 預(yù)計(jì)將在 2024 年推出。英特爾在 Intel 20A 制程工藝技術(shù)上與高通公司進(jìn)行合作。

兩大創(chuàng)新技術(shù)中，PowerVia 是英特爾獨(dú)有的、業(yè)界首個(gè)背面電能傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)消除晶圓正面供電布線需求來(lái)優(yōu)化信號(hào)傳輸。

RibbonFET 是英特爾對(duì) Gate All Around 晶體管的實(shí)現(xiàn)，將成為公司自 2011 年率先推出 FinFET 以來(lái)的首個(gè)全新晶體管架構(gòu)。該技術(shù)加快了晶體管開(kāi)關(guān)速度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與多鰭結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)電流，但占用的空間更小。

5、面向 2025 年及更遠(yuǎn)的未來(lái)：從 Intel 20A 更進(jìn)一步的英特爾 18A 節(jié)點(diǎn)也已在研發(fā)中，將于 2025 年初推出，它將對(duì) RibbonFET 進(jìn)行改進(jìn)，在晶體管性能上實(shí)現(xiàn)又一次重大飛躍。

在制程工藝基礎(chǔ)性創(chuàng)新方面，英特爾擁有悠久的歷史。據(jù)英特爾高級(jí)副總裁兼技術(shù)開(kāi)發(fā)總經(jīng)理 AnnKelleher 博士回顧，英特爾引領(lǐng)了從 90nm 應(yīng)變硅向 45nm 高 K 金屬柵極的過(guò)渡，并在 22nm 時(shí)率先引入 FinFET。”

他希望憑借 RibbonFET 和 PowerVia 兩大開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)，Intel 20A 將成為制程技術(shù)的另一個(gè)分水嶺。

“今天公布的創(chuàng)新技術(shù)不僅有助于英特爾規(guī)劃產(chǎn)品路線圖，對(duì)我們的代工服務(wù)客戶(hù)也至關(guān)重要。”基辛格說(shuō)，“業(yè)界對(duì)英特爾代工服務(wù)(IFS)有強(qiáng)烈的興趣，今天我很高興我們宣布了首次合作的兩位重要客戶(hù)。英特爾代工服務(wù)已揚(yáng)帆起航!”

02. 有望獲得業(yè)界第一臺(tái) High-NA EUV 光刻機(jī)

英特爾還致力于定義、構(gòu)建和部署下一代高數(shù)值孔徑 EUV(High-NA EUV)，有望率先獲得業(yè)界第一臺(tái) High-NA EUV 光刻機(jī)，并計(jì)劃在 2025 年成為首家在生產(chǎn)中實(shí)際采用 High-NA EUV 的芯片制造商。

當(dāng)前英特爾正與 ASML 密切合作，確保這一行業(yè)突破性技術(shù)取得成功，超越當(dāng)前一代 EUV。

此外，英特爾子公司 IMS 是 EUV 多波束掩?？虒?xiě)儀的全球主要供應(yīng)商。這是制作高分辨率掩模的必備工具，而掩模則是實(shí)現(xiàn) EUV 光刻技術(shù)的關(guān)鍵部分。采用掩?？虒?xiě)技術(shù)對(duì)英特爾來(lái)說(shuō)極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也是同業(yè)的關(guān)鍵推動(dòng)力。

從 Intel 4 節(jié)點(diǎn)起，英特爾將全面應(yīng)用 EUV 光刻技術(shù)生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品，Intel 3 會(huì)在更多工序中添加 EUV 的使用，來(lái)驅(qū)動(dòng)比標(biāo)準(zhǔn)全節(jié)點(diǎn)改進(jìn)水平更高的提升。

03. 亞馬遜 AWS 率先使用英特爾代工服務(wù)(IFS)封裝解決方案

隨著英特爾全新 IDM2.0 戰(zhàn)略的實(shí)施，封裝對(duì)于實(shí)現(xiàn)摩爾定律變得更加重要。

英特爾宣布，AWS 將成為首個(gè)使用英特爾代工服務(wù)(IFS)封裝解決方案的客戶(hù)。

英特爾對(duì)領(lǐng)先行業(yè)的先進(jìn)封裝路線圖提出：

1、EMIB 作為首個(gè) 2.5D 嵌入式橋接解決方案將繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)，英特爾自 2017 年以來(lái)一直在出貨 EMIB 產(chǎn)品。Sapphire Rapids 將成為采用 EMIB(嵌入式多芯片互連橋接)批量出貨的首個(gè)至強(qiáng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品，也將是業(yè)界首個(gè)提供幾乎與單片設(shè)計(jì)相同性能的，但整合了兩個(gè)光罩尺寸的器件。繼 Sapphire Rapids 之后，下一代 EMIB 的凸點(diǎn)間距將從 55μm 縮短至 45μm。

2、Foveros 利用晶圓級(jí)封裝能力，提供史上首個(gè) 3D 堆疊解決方案。Meteor Lake 是在客戶(hù)端產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn) Foveros 技術(shù)的第二代部署。該產(chǎn)品具有 36 微米的凸點(diǎn)間距，不同晶片可基于多個(gè)制程節(jié)點(diǎn)，熱設(shè)計(jì)功率范圍為 5-125W。

3、Foveros Omni 開(kāi)創(chuàng)了下一代 Foveros 技術(shù)，通過(guò)高性能 3D 堆疊技術(shù)為裸片到裸片的互連和模塊化設(shè)計(jì)提供了無(wú)限制的靈活性。Foveros Omni 允許裸片分解，將基于不同晶圓制程節(jié)點(diǎn)的多個(gè)頂片與多個(gè)基片混合搭配，預(yù)計(jì)將于 2023 年用到量產(chǎn)的產(chǎn)品中。

4、Foveros Direct 實(shí)現(xiàn)了向直接銅對(duì)銅鍵合的轉(zhuǎn)變，它可以實(shí)現(xiàn)低電阻互連，并使得從晶圓制成到封裝開(kāi)始，兩者之間的界限不再那么截然。Foveros Direct 實(shí)現(xiàn)了 10 微米以下的凸點(diǎn)間距，使 3D 堆疊的互連密度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，為功能性裸片分區(qū)提出了新的概念，這在以前是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。Foveros Direct 是對(duì) Foveros Omni 的補(bǔ)充，預(yù)計(jì)也將于 2023 年用到量產(chǎn)的產(chǎn)品中。

為了繼續(xù)保持在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，英特爾正著眼于 2023 年交付 Foveros Omni 和 Foveros Direct 之外的其他未來(lái)規(guī)劃，將在未來(lái)幾代技術(shù)中從電子封裝過(guò)渡到集成硅光子學(xué)的光學(xué)封裝。

英特爾將繼續(xù)與包括 Leti、IMEC 和 IBM 在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)伙伴密切合作，在以上和其他諸多創(chuàng)新領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展制程和封裝技術(shù)。

04. 結(jié)語(yǔ)：今年年底前宣布其在歐美的新工廠布局

基辛格特別提到上述創(chuàng)新技術(shù)都是在美國(guó)本土生產(chǎn)的，主要在英特爾俄勒岡州和亞利桑那州的工廠開(kāi)發(fā)，這鞏固了英特爾作為美國(guó)唯一一家同時(shí)擁有芯片研發(fā)和制造能力的領(lǐng)先企業(yè)的地位。

他透露說(shuō)，英特爾預(yù)計(jì)在今年年底前宣布其在歐洲和美國(guó)進(jìn)一步的工廠布局，這將是一筆足以支持大型晶圓廠的巨額投資，以此幫助世界實(shí)現(xiàn)更為平衡、可持續(xù)及安全的供應(yīng)鏈。

同時(shí)，英特爾歡迎美國(guó)和歐盟的政策制定者能夠以緊迫感采取行動(dòng)，加快我們和集成電路產(chǎn)業(yè)其他公司的項(xiàng)目進(jìn)展。他們很高興看到最近宣布的支持美國(guó)半導(dǎo)體制造和研發(fā)的 CHIPS 法案以及歐盟正在采取類(lèi)似舉措。

隨著英特爾代工服務(wù)(IFS)的推出，讓客戶(hù)清晰了解情況比以往任何時(shí)候都顯得更加重要。

在 2021 年 10 月 27 日至 28 日舉行的“英特爾 Innovation”峰會(huì)上，英特爾將公布更多相關(guān)細(xì)節(jié)。

關(guān)鍵詞： 英特爾 制程工藝 創(chuàng)新 路線圖