英特爾的目標(biāo)是在封裝中將密度提升10倍以上，將邏輯微縮提升30%至50%，并布局非硅基半導(dǎo)體
在不懈推進(jìn)摩爾定律的過程中，英特爾公布了在封裝、晶體管和量子物理學(xué)方面的關(guān)鍵技術(shù)突破，這些突破對推進(jìn)和加速計算進(jìn)入下一個十年至關(guān)重要。在2021 IEEE國際電子器件會議(IEDM)上，英特爾概述了其未來技術(shù)發(fā)展方向，即通過混合鍵合(hybrid bonding)將在封裝中的互連密度提升10倍以上，晶體管微縮面積提升30%至50%，在全新的功率器件和內(nèi)存技術(shù)上取得重大突破，基于物理學(xué)新概念所衍生的新技術(shù)，在未來可能會重新定義計算。
英特爾高級院士兼組件研究部門總經(jīng)理Robert Chau表示：“在英特爾，為持續(xù)推進(jìn)摩爾定律而進(jìn)行的研究和創(chuàng)新從未止步。英特爾的組件研究團(tuán)隊在IEDM 2021上分享了關(guān)鍵的研究突破，這些突破將帶來革命性的制程工藝和封裝技術(shù)，以滿足行業(yè)和社會對強(qiáng)大計算的無限需求。這是我們最優(yōu)秀的科學(xué)家和工程師們不懈努力的結(jié)果，他們將繼續(xù)站在技術(shù)創(chuàng)新的最前沿，不斷延續(xù)摩爾定律。”
摩爾定律滿足了從大型計算機(jī)到移動電話等每一代技術(shù)的需求，并與計算創(chuàng)新同步前行。如今，隨著我們進(jìn)入一個具有無窮數(shù)據(jù)和人工智能的計算新時代，這種演變?nèi)栽诶^續(xù)。
持續(xù)創(chuàng)新是摩爾定律的基石，英特爾的組件研究團(tuán)隊致力于在三個關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新：第一，為提供更多晶體管的核心微縮技術(shù);第二，在功率器件和內(nèi)存增益領(lǐng)域提升硅基半導(dǎo)體性能;第三，探索物理學(xué)新概念，以重新定義計算。眾多突破摩爾定律昔日壁壘并出現(xiàn)在當(dāng)前產(chǎn)品中的創(chuàng)新技術(shù)，都源自于組件研究團(tuán)隊的研究工作，包括應(yīng)變硅、高K-金屬柵極技術(shù)、FinFET晶體管、RibbonFET，以及包括EMIB和Foveros Direct在內(nèi)的封裝技術(shù)創(chuàng)新。
在IEDM 2021上披露的突破性進(jìn)展表明，英特爾正通過對以下三個領(lǐng)域的探索，持續(xù)推進(jìn)摩爾定律，并將其延續(xù)至2025年及更遠(yuǎn)的未來。
一、為在未來的產(chǎn)品中提供更多的晶體管，英特爾正針對核心微縮技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究：
.英特爾的研究人員概述了混合鍵合互連中的設(shè)計、制程工藝和組裝難題的解決方案，期望能在封裝中將互連密度提升10倍以上。在今年7月的英特爾加速創(chuàng)新：制程工藝和封裝技術(shù)線上發(fā)布會中，英特爾宣布計劃推出Foveros Direct，以實(shí)現(xiàn)10微米以下的凸點(diǎn)間距，使3D堆疊的互連密度提高一個數(shù)量級。為了使生態(tài)系統(tǒng)能從先進(jìn)封裝中獲益，英特爾還呼吁建立新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和測試程序，讓混合鍵合芯粒(hybrid bonding chiplet)生態(tài)系統(tǒng)成為可能。
.展望其GAA RibbonFET(Gate-All-Around RibbonFET)技術(shù)，英特爾正引領(lǐng)著即將到來的后FinFET時代，通過堆疊多個(CMOS)晶體管，實(shí)現(xiàn)高達(dá)30%至50%的邏輯微縮提升，通過在每平方毫米上容納更多晶體管，以繼續(xù)推進(jìn)摩爾定律的發(fā)展。
.英特爾同時也在為摩爾定律進(jìn)入埃米時代鋪平道路，其前瞻性的研究展示了英特爾是如何克服傳統(tǒng)硅通道限制，用僅有數(shù)個原子厚度的新型材料制造晶體管，從而實(shí)現(xiàn)在每個芯片上增加數(shù)百萬晶體管數(shù)量。在接下來的十年，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的計算。
二、英特爾為硅注入新功能：
.通過在300毫米的晶圓上首次集成氮化鎵基(GaN-based)功率器件與硅基CMOS，實(shí)現(xiàn)了更高效的電源技術(shù)。這為CPU提供低損耗、高速電能傳輸創(chuàng)造了條件，同時也減少了主板組件和空間。
.另一項進(jìn)展是利用新型鐵電體材料作為下一代嵌入式DRAM技術(shù)的可行方案。該項業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)可提供更大內(nèi)存資源和低時延讀寫能力，用于解決從游戲到人工智能等計算應(yīng)用所面臨的日益復(fù)雜的問題。
三、英特爾正致力于大幅提升硅基半導(dǎo)體的量子計算性能，同時也在開發(fā)能在室溫下進(jìn)行高效、低功耗計算的新型器件。未來，基于全新物理學(xué)概念衍生出的技術(shù)將逐步取代傳統(tǒng)的MOSFET晶體管：
.在IEDM 2021上，英特爾展示了全球首例常溫磁電自旋軌道(MESO)邏輯器件，這表明未來有可能基于納米尺度的磁體器件制造出新型晶體管。
.英特爾和比利時微電子研究中心(IMEC)在自旋電子材料研究方面取得進(jìn)展，使器件集成研究接近實(shí)現(xiàn)自旋電子器件的全面實(shí)用化。
.英特爾還展示了完整的300毫米量子比特制程工藝流程。該量子計算工藝不僅可持續(xù)微縮，且與CMOS制造兼容，這確定了未來研究的方向。
關(guān)于英特爾組件研究部門：英特爾組件研究部門是英特爾技術(shù)研發(fā)部門中的研究團(tuán)隊，負(fù)責(zé)提供革命性的制程工藝和封裝技術(shù)方案，以推進(jìn)摩爾定律并實(shí)現(xiàn)英特爾的產(chǎn)品和服務(wù)。英特爾組件研究團(tuán)隊與公司的業(yè)務(wù)部門建立了內(nèi)部合作關(guān)系，以預(yù)測未來需求。同時，該團(tuán)隊也與外部建立合作關(guān)系，包括政府機(jī)構(gòu)研究實(shí)驗(yàn)室、行業(yè)協(xié)會、大學(xué)研究團(tuán)體及各類供應(yīng)商，以保持英特爾研究和開發(fā)渠道的完整性。
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