英特爾 3D 封裝技術密度再提升 10 倍

IT之家 12 月 5 日消息，在近日的 IEDM 2022（2022 IEEE 國際電子器件會議）上，英特爾發布了多項突破性研究成果，以在未來十年內持續推進摩爾定律，最終實現在單個封裝中集成一萬億個晶體管。

據介紹，英特爾的研究人員展示了以下研究成果：3D 封裝技術的新進展，可將密度再提升 10 倍；超越 RibbonFET，用于 2D 晶體管微縮的新材料，包括僅三個原子厚的超薄材料；能效和存儲的新可能，以實現更高性能的計算；量子計算的新進展。

英特爾通過下一代 3D 封裝技術實現準單片芯片：

• 與 IEDM 2021 上公布的成果相比，英特爾在 IEDM 2022 上展示的最新混合鍵合研究將功率密度和性能又提升了 10 倍。

• 通過混合鍵合技術將互連間距繼續微縮到 3 微米，英特爾實現了與單片式系統級芯片（system-on-chip）連接相似的互連密度和帶寬。

英特爾探索通過超薄“2D”材料，在單個芯片上集成更多晶體管：

• 英特爾展示了一種全環繞柵極堆疊式納米片結構，使用了厚度僅三個原子的 2D 通道材料，同時在室溫下實現了近似理想的低漏電流雙柵極結構晶體管開關。這是堆疊 GAA 晶體管和超越硅材料的固有限制所需的兩項關鍵性突破。

• 研究人員還展示了對 2D 電接觸材料的拓撲結構的首次全面分析，有望為打造高性能、可擴展的晶體管通道進一步鋪平道路。

為了實現更高性能的計算，英特爾帶來了能效和存儲的新可能：

• 通過開發可垂直放置在晶體管上方的存儲器，英特爾重新定義了微縮技術，從而更有效地利用芯片面積。英特爾在業內率先展示了性能可媲美傳統鐵電溝槽電容器（ferroelectric trench capacitors）的堆疊型鐵電電容器（stacked ferroelectric capacitors），可用于在邏輯芯片上構建鐵電存儲器（FeRAM）。

• 業界首創的器件級模型，可定位鐵電氧化器件（ferroelectric hafnia devices）的混合相位和缺陷，標志著英特爾在支持行業工具以開發新型存儲器和鐵電晶體管方面取得了重大進展。

• 英特爾正在為打造 300 毫米硅基氮化鎵晶圓（GaN-on-silicon wafers）開辟一條可行的路徑，實現了比行業標準高 20 倍的增益，并在高性能供電指標上打破了行業紀錄。

• 英特爾正在超高能效技術上取得突破，特別是在斷電情況下也能保留數據的晶體管。對于三個阻礙該技術在室溫下完全實現并投入使用的障礙，英特爾的研究人員已經解決其中兩個。

英特爾制造用于量子計算的性能更強的量子位：

英特爾的研究人員加深了對各種界面缺陷（interface defects） 的認識，這些缺陷可能會成為影響量子數據的環境干擾（environmental disturbances），從而找到了儲存量子信息的更好方法。

IT之家了解到，為紀念晶體管誕生 75 周年，英特爾執行副總裁兼技術開發總經理 Ann Kelleher 博士將于 IEDM 2022 主持一場全體會議。屆時，Kelleher 將概述半導體行業持續創新的路徑，即圍繞系統級戰略聯合整個生態系統，以滿足世界日益增長的計算需求并以更有效的方式實現創新，從而以摩爾定律的步伐不斷前進。此次會議將于太平洋標準時間 12 月 5 日周一上午 9 點 45 分（北京時間 12 月 6 日周二凌晨 1 點 45 分）開始，主題為“慶祝晶體管誕生 75 周年！摩爾定律創新的演進”。