創(chuàng)新、扎實(shí)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ?，成就“四年五個(gè)制程節(jié)點(diǎn)”
發(fā)布日期:2023-12-14
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今年9月，Intel 4制程節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，英特爾重獲制程領(lǐng)先性的“四年五個(gè)制程節(jié)點(diǎn)”之旅又按時(shí)抵達(dá)了一座里程碑。
近日，英特爾執(zhí)行副總裁兼技術(shù)開(kāi)發(fā)總經(jīng)理Ann Kelleher為我們講述了這一計(jì)劃的“幕后故事”，英特爾是如何按時(shí)穩(wěn)步推進(jìn)“四年五個(gè)制程節(jié)點(diǎn)”計(jì)劃的呢？目前，Intel 7和Intel 4已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，Intel 3即將到來(lái)，實(shí)現(xiàn)約18%的每瓦性能提升，而接下來(lái)的Intel 20A和Intel 18A同樣進(jìn)展順利，在每瓦性能上將比上一個(gè)節(jié)點(diǎn)各提升約10%。
創(chuàng)新技術(shù)加持
Ann Kelleher表示，英特爾非常成功地在Intel 4技術(shù)中采用了EUV（極紫外光刻）技術(shù)，并在將這項(xiàng)技術(shù)用于大規(guī)模量產(chǎn)前做好了充分的準(zhǔn)備。從Intel 4的制造指標(biāo)的基準(zhǔn)來(lái)看，它和EUV非常匹配。EUV不僅可以降低圖案層數(shù)，進(jìn)而提升良率（yield），也有助于減少制造的周期時(shí)間和總體成本。
在Intel 3技術(shù)中，英特爾將進(jìn)一步增加對(duì)EUV的使用，而在開(kāi)啟埃米時(shí)代的Intel 20A和Intel 18A制程節(jié)點(diǎn)上，英特爾還將應(yīng)用兩項(xiàng)全新的技術(shù)：PowerVia背面供電技術(shù)和RibbonFET全環(huán)繞柵極（GAA）晶體管。這兩項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)工作均已完成。
PowerVia實(shí)現(xiàn)了背面供電
其中，PowerVia不僅可以提高芯片的速度和使用頻率，而且在將一部分金屬線移至芯片背面后，它在先進(jìn)封裝層面也有較大潛力。針對(duì)業(yè)界較為擔(dān)憂的背面供電的散熱問(wèn)題，英特爾在過(guò)去兩三年內(nèi)進(jìn)行了大量創(chuàng)新，提升了PowerVia的熱量管理能力，并正在探索如何將其更好地用于GPU等熱量密度更高的產(chǎn)品中。
扎實(shí)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒?/strong>
英特爾公司首席執(zhí)行官帕特·基辛格曾說(shuō)：“‘四年五個(gè)制程節(jié)點(diǎn)’不是搭建空中樓閣，而是一項(xiàng)扎實(shí)且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ?，只有這樣我們才能順利到達(dá)終點(diǎn)。”Ann Kelleher介紹，英特爾在開(kāi)發(fā)新制程節(jié)點(diǎn)前會(huì)先進(jìn)行早期研究，一些甚至始于六至十年前。之后是探路（pathfinding）階段，會(huì)基本確定早期研究的哪些部分有可能用到最后的制程節(jié)點(diǎn)中。接著，就是開(kāi)發(fā)階段，根據(jù)項(xiàng)目的不同會(huì)花費(fèi)兩到三年的時(shí)間。最后，會(huì)在試驗(yàn)生產(chǎn)線制造一定量的芯片，在證明其達(dá)到了英特爾的標(biāo)準(zhǔn)后，才會(huì)將制程技術(shù)“轉(zhuǎn)移”到工廠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
在技術(shù)“轉(zhuǎn)移”階段，英特爾主要進(jìn)行的是“匹配”工作，設(shè)備的匹配，制造流程的匹配，乃至生產(chǎn)線每個(gè)部分的匹配。用于之前的制程節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)的設(shè)備，合適的話會(huì)沿用，不合適的話，會(huì)進(jìn)行升級(jí)，“一旦我們知道我們有匹配的能力，芯片就會(huì)進(jìn)入生產(chǎn)線”。
此外，在開(kāi)發(fā)新制程節(jié)點(diǎn)時(shí)，英特爾還在每個(gè)被認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)較高的地方都制定了應(yīng)急計(jì)劃。例如，英特爾專(zhuān)門(mén)做了一個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)，用于獨(dú)立地測(cè)試和開(kāi)發(fā)PowerVia，以確保它能被妥善地用于Intel 20A和Intel 18A制程節(jié)點(diǎn)。
堅(jiān)持客戶(hù)至上
Ann Kelleher表示，Intel 18A PDK的0.9版本即將向外部客戶(hù)提供，1.0版本也將按照業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間表推出，確保時(shí)間表與代工廠通常的時(shí)間表一致是英特爾的工作重點(diǎn)之一。
英特爾代工服務(wù)（IFS）客戶(hù)對(duì)Intel 18A制程節(jié)點(diǎn)的反饋非常積極，一家重要客戶(hù)承諾采用Intel 18A和Intel 3，并支付了預(yù)付款，該客戶(hù)發(fā)現(xiàn)英特爾代工服務(wù)為其設(shè)計(jì)生產(chǎn)的芯片，在功耗、性能和面積效率等方面表現(xiàn)優(yōu)異。此外，還有兩家專(zhuān)注于高性能計(jì)算的新客戶(hù)簽約，將采用Intel 18A。
從技術(shù)研發(fā)部門(mén)的角度來(lái)看，Ann Kelleher表示，預(yù)付款讓客戶(hù)根據(jù)自己的意愿，在任何獨(dú)特的方面進(jìn)行整體投資，并使得英特爾能夠向其提供更大規(guī)模的產(chǎn)能。在可能的情況下，英特爾代工服務(wù)也會(huì)努力滿(mǎn)足特定客戶(hù)定制制程節(jié)點(diǎn)或傳統(tǒng)工藝變體的要求，這主要取決于具體的要求，如需求量、開(kāi)發(fā)成本等等。
“四年五個(gè)制程節(jié)點(diǎn)”只是英特爾重獲、保持制程領(lǐng)先性的開(kāi)始，明年，英特爾將制定新計(jì)劃，繼續(xù)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新推進(jìn)摩爾定律，以實(shí)現(xiàn)2030年在單個(gè)封裝中集成一萬(wàn)億個(gè)晶體管的目標(biāo)。在即將于12月9日開(kāi)幕的IEDM 2023（2023 IEEE國(guó)際電子器件會(huì)議）上，英特爾將分享其推進(jìn)摩爾定律的最新進(jìn)展。
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