12月8日消息,，在近日的IEDM 2024（2024年IEEE國際電子器件會議）上，英特爾代工展示了多項技術(shù)突破，助力推動半導(dǎo)體行業(yè)在下一個十年及更長遠(yuǎn)的發(fā)展,。

具體而言，在新材料方面,，減成法釕互連技術(shù)（subtractive Ruthenium）最高可將線間電容降低25%,，有助于改善芯片內(nèi)互連。英特爾代工還率先匯報了一種用于先進(jìn)封裝的異構(gòu)集成解決方案,，能夠?qū)⑼掏铝刻嵘哌_(dá)100倍,，實現(xiàn)超快速的芯片間封裝（chip-to-chip assembly）。

此外,，為了進(jìn)一步推動全環(huán)繞柵極（GAA）的微縮,，英特爾代工展示了硅基RibbionFET CMOS （互補金屬氧化物半導(dǎo)體）技術(shù)，以及用于微縮的2D場效應(yīng)晶體管（2D FETs）的柵氧化層（gate oxide）模塊,，以提高設(shè)備性能,。

隨著行業(yè)朝著到2030年在單個芯片上實現(xiàn)一萬億個晶體管的目標(biāo)前進(jìn)，晶體管和互連微縮技術(shù)的突破以及未來的先進(jìn)封裝能力正變得非常關(guān)鍵,，以滿足人們對能效更高,、性能更強(qiáng)且成本效益更高的計算應(yīng)用（如AI）的需求。

我們還需要探索新型的材料,，來增強(qiáng)英特爾代工的PowerVia背面供電技術(shù)在緩解互連瓶頸,，實現(xiàn)晶體管的進(jìn)一步微縮中的作用。這對于持續(xù)推進(jìn)摩爾定律,、推動面向AI時代的半導(dǎo)體創(chuàng)新至關(guān)重要,。

英特爾代工已經(jīng)探索出數(shù)條路徑，以解決采用銅材料的晶體管在開發(fā)未來制程節(jié)點時可預(yù)見的互連微縮限制,，改進(jìn)現(xiàn)有封裝技術(shù),，并繼續(xù)為GAA及其它相關(guān)技術(shù)定義和規(guī)劃晶體管路線圖：

·減成法釕互連技術(shù)：為了提升芯片性能，改善互連,，英特爾代工展示了減成法釕互連技術(shù),。通過采用釕這一新型、關(guān)鍵、替代性的金屬化材料,，利用薄膜電阻率（thin film resistivity）和空氣間隙（airgap）,，實現(xiàn)了在互連微縮方面的重大進(jìn)步。英特爾代工率先在研發(fā)測試設(shè)備上展示了一種可行,、可量產(chǎn),、具有成本效益的減成法釕互連技術(shù)，該工藝引入空氣間隙,，無需通孔周圍昂貴的光刻空氣間隙區(qū)域（lithographic airgap exclusion zone）,，也可以避免使用選擇性蝕刻的自對準(zhǔn)通孔（self-aligned via）。在間距小于或等于 25 納米時,，采用減成法釕互連技術(shù)實現(xiàn)的空氣間隙使線間電容最高降低 25%,，這表明減成法釕互連技術(shù)作為一種金屬化方案，在緊密間距層中替代銅鑲嵌工藝的優(yōu)勢,。這一解決方案有望在英特爾代工的未來制程節(jié)點中得以應(yīng)用,。

·選擇性層轉(zhuǎn)移（Selective Layer Transfer, SLT）：為了在芯片封裝中將吞吐量提升高達(dá)100倍，進(jìn)而實現(xiàn)超快速的芯片間封裝,，英特爾代工首次展示了選擇性層轉(zhuǎn)移技術(shù),，這是一種異構(gòu)集成解決方案，能夠以更高的靈活性集成超薄芯粒,，與傳統(tǒng)的芯片到晶圓鍵合（chip-to-wafer bonding）技術(shù)相比,，選擇性層轉(zhuǎn)移讓芯片的尺寸能夠變得更小，縱橫比變得更高,。這項技術(shù)還帶來了更高的功能密度，并可結(jié)合混合鍵合（hybrid bonding）或融合鍵合（fusion bonding）工藝,，提供更靈活且成本效益更高的解決方案,，封裝來自不同晶圓的芯粒。該解決方案為AI應(yīng)用提供了一種更高效,、更靈活的架構(gòu),。

·硅基RibbonFET CMOS晶體管：為了將RibbonFET GAA晶體管的微縮推向更高水平，英特爾代工展示了柵極長度為6納米的硅基RibbonFET CMOS晶體管,，在大幅縮短柵極長度和減少溝道厚度的同時,，在對短溝道效應(yīng)的抑制和性能上達(dá)到了業(yè)界領(lǐng)先水平。這一進(jìn)展為摩爾定律的關(guān)鍵基石之一——柵極長度的持續(xù)縮短——鋪平了道路,。

·用于微縮的2D GAA晶體管的柵氧化層：為了在CFET（互補場效應(yīng)晶體管）之外進(jìn)一步加速GAA技術(shù)創(chuàng)新,，英特爾代工展示了其在2D GAA NMOS（N 型金屬氧化物半導(dǎo)體）和PMOS（P 型金屬氧化物半導(dǎo)體）晶體管制造方面的研究，側(cè)重于柵氧化層模塊的研發(fā),，將晶體管的柵極長度微縮到了30納米,。該研究還報告了行業(yè)在2D TMD（過渡金屬二硫化物）半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究進(jìn)展，此類材料未來有望在先進(jìn)晶體管工藝中成為硅的替代品。

在300毫米GaN（氮化鎵）技術(shù)方面,，英特爾代工也在繼續(xù)推進(jìn)其開拓性的研究,。GaN是一種新興的用于功率器件和射頻（RF）器件的材料，相較于硅,，它的性能更強(qiáng),，也能承受更高的電壓和溫度。在300毫米GaN-on-TRSOI（富陷阱絕緣體上硅）襯底（substrate）上,，英特爾代工制造了業(yè)界領(lǐng)先的高性能微縮增強(qiáng)型GaN MOSHEMT（金屬氧化物半導(dǎo)體高電子遷移率晶體管）,。GaN-on-TRSOI等工藝上較為先進(jìn)的襯底，可以通過減少信號損失,，提高信號線性度和基于襯底背部處理的先進(jìn)集成方案,，為功率器件和射頻器件等應(yīng)用帶來更強(qiáng)的性能。

此外,，在IEDM 2024上,，英特爾代工還分享了對先進(jìn)封裝和晶體管微縮技術(shù)未來發(fā)展的愿景，以滿足包括AI在內(nèi)的各類應(yīng)用需求,，以下三個關(guān)鍵的創(chuàng)新著力點將有助于AI在未來十年朝著能效更高的方向發(fā)展：

·先進(jìn)內(nèi)存集成（memory integration）,，以消除容量、帶寬和延遲的瓶頸,；

·用于優(yōu)化互連帶寬的混合鍵合,；

·模塊化系統(tǒng)（modular system）及相應(yīng)的連接解決方案

同時，英特爾代工還發(fā)出了行動號召,，開發(fā)關(guān)鍵性和突破性的創(chuàng)新,，持續(xù)推進(jìn)晶體管微縮，推動實現(xiàn)“萬億晶體管時代”,。英特爾代工概述了對能夠在超低電壓（低于300毫伏）下運行的晶體管的研發(fā),，將如何有助于解決日益嚴(yán)重的熱瓶頸，并大幅改善功耗和散熱,。