在2021 IEEE國際電子器件會議（IEDM）上,，英特爾展示了多項技術(shù)突破，完整闡述了其未來技術(shù)的發(fā)展方向,。12月14日，針對這些先進(jìn)技術(shù)及其應(yīng)用方向,，英特爾副總裁,，制造、供應(yīng)鏈和營運集團戰(zhàn)略規(guī)劃部聯(lián)席總經(jīng)理盧東暉博士進(jìn)行了全面的解讀,。

長期以來,，摩爾定律持續(xù)引領(lǐng)著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展，而隨著工藝制程逐漸下探,，直至觸達(dá)物理極限,，新架構(gòu)、新材料,、新封裝逐漸成為延續(xù)摩爾定律的新方向,。據(jù)盧東暉博士介紹，英特爾組件研究團隊是英特爾乃至業(yè)界先進(jìn)技術(shù)的探路者,。這些前沿技術(shù)也是指引英特爾延續(xù)摩爾定律的武器,，英特爾有信心于2025年重新奪回制程技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)。

持續(xù)創(chuàng)新,，為延續(xù)摩爾定律注入活力

根據(jù)英特爾披露信息表明,，為推進(jìn)摩爾定律延續(xù)，英特爾持續(xù)創(chuàng)新和突破,。IEDM 2021上,，英特爾組件研究團隊發(fā)布了三大關(guān)鍵領(lǐng)域創(chuàng)新，包括晶體管核心微縮技術(shù),、300mm硅晶圓集成氮化鎵基功率器件和硅基CMOS,、硅基半導(dǎo)體量子計算。

以CPU為例,，晶體管數(shù)量和密度對CPU性能至關(guān)重要,。對此，英特爾提出了四點2．5D／3D封裝技術(shù)發(fā)展路線,。EMIB技術(shù)采用2．5D嵌入式橋接方案,，應(yīng)用于Sapphire Rapids處理器的封裝過程中。Foveros及Foveros Omni技術(shù)則通過高性能3D堆疊技術(shù),，使die－to－die的互連和模塊化設(shè)計更加靈活,。Foveros Direct技術(shù)實現(xiàn)了銅對銅鍵合和低電阻互連,，將凸點間距縮小至10微米以下，大幅度提高3D堆疊的互連密度,。在混合鍵合（hybrid bonding）技術(shù)中,，化學(xué)機械拋光和沉積、介電層平面性和翹曲程度都影響著芯片鍵合的效果,，憑借前沿技術(shù)應(yīng)用,，英特爾將封裝互連密度提升至10倍以上。

另一方面,，英特爾逐漸引領(lǐng)摩爾定律進(jìn)入埃米時代,，Intel 20A節(jié)點將轉(zhuǎn)向GAAFET（英特爾將其稱為RibbonFET），通過堆疊多個CMOS晶體管,，將邏輯微縮提高了30％至50％,。針對未來微縮技術(shù)，英特爾克服了傳統(tǒng)硅通道限制,，使用2D材料縮短通道長度,，從而提高晶體管集成度。

在功率和內(nèi)存方面,，英特爾在300mm晶圓上首次集成了氮化鎵基（GaN－based）功率器件與硅基CMOS,，同時采用鐵電存儲器（FeRAM），提供2ns低時延讀寫能力和更大的內(nèi)存資源,。此外,，英特爾還表示，未來量子計算等新技術(shù)將會逐步取代傳統(tǒng)MOSFET晶體管,。英特爾已經(jīng)在常溫磁電自旋軌道（MESO）邏輯器件,、自旋電子材料研究、300mm量子比特制程工藝流程等方面取得進(jìn)展,。

打造設(shè)計,、制造、封裝一體化能力

據(jù)盧東暉博士介紹,，芯片制造工藝節(jié)點隨著摩爾定律不斷迭代,，其組件密度不斷提高，現(xiàn)有功能模塊占用面積逐漸縮小,，IP數(shù)量和種類增加,，整體芯片成本卻在不斷降低。而當(dāng)前市場應(yīng)用需求對能效和算力需求逐漸提升,，芯片封裝逐漸朝著異構(gòu)集成方向發(fā)展,。這也意味著晶圓制造和封裝技術(shù)越來越重要。

在芯片制程和先進(jìn)工藝方面,，英特爾在14nm時期＋＋＋的迭代升級,，以及當(dāng)時10nm工藝遲遲沒有量產(chǎn),，而AMD已經(jīng)推進(jìn)到7nm甚至5nm工藝。因此,，英特爾一度被消費市場戲稱為“擠牙膏”,。然而，從晶體管密度方面來看,，intel 10nm是可以等同于臺積電7nm的,。一般而言，業(yè)界將晶體管的柵極長度作為指導(dǎo)晶圓廠命名的方法,，而當(dāng)前晶圓廠工藝制程的命名規(guī)則,，已經(jīng)不再具備現(xiàn)實意義。較之臺積電與三星,，英特爾的命名方式又過于保守。英特爾似乎也終于意識到這一點,，今年7月,，英特爾公布了全新的節(jié)點命名方法。

新節(jié)點命名方式將10nm Enhanced SuperFin更名為Intel 7,，與10nm SuperFin相比,，每瓦性能提升約10％至15％。而之前的Intel 7nm則更名為Intel 4,，是英特爾首個完全采用EUV光刻技術(shù)的FinFET節(jié)點,，預(yù)計2022年下半年量產(chǎn)。Intel 3則取代了原來的7nm＋,，延續(xù)FinFET晶體管架構(gòu),，量產(chǎn)計劃在2023年下半年。在3nm工藝節(jié)點上,，三星已經(jīng)轉(zhuǎn)向了GAAFET,，而英特爾和臺積電仍然堅持在FinFET上繼續(xù)演進(jìn)。而在Intel 20A（A表示埃米“angstrom”）節(jié)點上,，英特爾轉(zhuǎn)向了GAAFET晶體管架構(gòu),，并引入了全新的PowerVia技術(shù)，預(yù)計將于2024年推出,。

事實上,，自英特爾新任CEO帕特·基辛格上任后，已經(jīng)宣布多項重大戰(zhàn)略決策,。他強調(diào),，在IDM2．0時代，英特爾將致力于打造設(shè)計,、制造,、封裝一體化核心技術(shù)能力,。在封裝方面，英特爾代工服務(wù)（IFS）結(jié)合領(lǐng)先制程和封裝技術(shù),，持續(xù)為客戶交付世界級IP組合,。

寫在最后

一顆芯片的誕生開始于芯片設(shè)計，隨后經(jīng)過光罩制作,、制造,、晶片分揀、封裝測試,，到最后成品出貨,，這期間需要花費大量的資金和時間成本。盧東暉博士表示,，有足夠的資金和時間,，任何企業(yè)都能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)上的迭代，但摩爾定律說到底仍然是經(jīng)濟定律,，企業(yè)要做的是縮減成本,，提高市場競爭力。英特爾技術(shù)團隊持續(xù)引領(lǐng)前沿技術(shù)進(jìn)步,，為半導(dǎo)體領(lǐng)域引導(dǎo)航向,，并持續(xù)為英特爾2025年重回巔峰的目標(biāo)提供驅(qū)動力。