英特爾繼續(xù)推進(jìn)摩爾定律：芯片背面供電 突破互連瓶頸

　12月9日，英特爾在IEDM 2023（2023 IEEE 國際電子器件會議）上展示了使用背面電源觸點將晶體管縮小到1納米及以上范圍的關(guān)鍵技術(shù)。英特爾表示將在2030年前實現(xiàn)在單個封裝內(nèi)集成1萬億個晶體管。

　　英特爾表示，其將繼續(xù)推進(jìn)摩爾定律的研究進(jìn)展，包括背面供電和直接背面觸點（direct backside contacts）的3D堆疊CMOS晶體管，背面供電研發(fā)突破的擴(kuò)展路徑（如背面觸點），并在同一塊300毫米晶圓上（而非封裝）中實現(xiàn)硅晶體管與氮化鎵（GaN）晶體管的大規(guī)模單片3D集成。

　　隨著遵循摩爾定律的半導(dǎo)體技術(shù)不斷推進(jìn)，半導(dǎo)體芯片的集成度越來越高，目前衡量芯片的微觀集成密度的單位也從納米轉(zhuǎn)向埃米（1埃米等于一百億分之一米，是納米的十分之一）。

　　“我們正在進(jìn)入制程技術(shù)的埃米時代，展望‘四年五個制程節(jié)點’計劃實現(xiàn)后的未來，持續(xù)創(chuàng)新比以往任何時候都更加重要?！庇⑻貭柟靖呒壐笨偛眉娼M件研究總經(jīng)理桑杰·納塔拉詹（Sanjay Natarajan）表示，“英特爾展示了繼續(xù)推進(jìn)摩爾定律的研究進(jìn)展，這顯示了我們有能力面向下一代移動計算需求，開發(fā)實現(xiàn)晶體管進(jìn)一步微縮和高能效比供電的前沿技術(shù)?！?/p>

　　據(jù)國際數(shù)據(jù)公司（IDC）預(yù)計，全球人工智能硬件市場（服務(wù)器）規(guī)模將從2022年的195億美元增長到2026年的347億美元，五年復(fù)合增長率達(dá)17.3%。其中，用于運(yùn)行生成式人工智能的服務(wù)器市場規(guī)模在整體人工智能服務(wù)器市場的占比將從2023年的11.9%增長至2026年的31.7%。

　　據(jù)英特爾透露，包括PowerVia背面供電技術(shù)、用于先進(jìn)封裝的玻璃基板和Foveros Direct技術(shù)預(yù)計將在2030年前投產(chǎn)。

　　英特爾技術(shù)發(fā)展總監(jiān)毛羅·科布林斯基（Mauro Kobrinsky）表示：“摩爾定律推動著更多晶體管的集成，這又推動著更多的層次和更小的導(dǎo)線，增加了復(fù)雜性和成本。每一層次都必須提供信號和電源導(dǎo)線，這通常會導(dǎo)致優(yōu)化妥協(xié)和資源爭奪，形成互聯(lián)瓶頸，事情變得越來越具有挑戰(zhàn)性?！薄氨趁骐娫磸母旧细淖兞诉@種情況，通過在器件的兩側(cè)和垂直互連中使用電源過孔。我們明年將能夠在半導(dǎo)體Intel 20A（2nm）和18A(1.8nm）中部署這項技術(shù)，這意味著在前面減少導(dǎo)線，因此我們可以放寬間距，不再需要進(jìn)行優(yōu)化妥協(xié)。”

　　“在電源過孔之外，我們的研究還涉及背面接觸，這使我們首次能夠連接器件兩側(cè)的晶體管。我們已經(jīng)能夠在研究中制造這些接觸，并且前后接觸無需使用電源過孔進(jìn)行布線。這使我們能夠減小電池的電容，提高性能并降低功耗。”科布林斯基說。

　　英特爾認(rèn)為，晶體管微縮和背面供電是滿足世界對更強(qiáng)大算力指數(shù)級增長需求的關(guān)鍵。隨著背面供電技術(shù)的完善和新型2D通道材料的采用，英特爾致力于繼續(xù)推進(jìn)摩爾定律，在2030年前實現(xiàn)在單個封裝內(nèi)集成1萬億個晶體管。