作者:计红梅 来源:中国科学报 发布时间:2022/12/9 19:52:30
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英特尔:将继续推动摩尔定律的创新

 

未来晶体管的发展是否依旧遵循摩尔定律?在近日举行的2022 IEEE国际电子器件会议(IEDM 2022)上,英特尔给出了肯定的回答。

12月8日,在接受《中国科学报》等记者采访时,英特尔研究院副总裁、英特尔中国研究院院长宋继强博士详细介绍了此次会议上英特尔所展示的突破当前和未来瓶颈的前沿成果。

今年是晶体管诞生75周年。多年来,晶体管技术的发展都在遵循摩尔定律前进,即当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目约每隔18到24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。不过放眼未来,摩尔定律面临的挑战日益严峻,芯片制造的挑战也日益加大。

宋继强介绍,在IEDM 2022上,英特尔总共奉献了8篇一作论文,以及与美国佐治亚理工大学、加州大学圣塔芭芭拉分校合作的2篇论文。这些论文展示了英特尔在三个关键领域的进展,即经由新的3D封装技术实现了“芯粒”的无缝集成,通过超薄2D材料在单个芯片上集成更多晶体管,提出了能效和存储的新可能,以实现更高性能的计算。

此外,为纪念晶体管诞生75周年,英特尔执行副总裁兼技术开发总经理Ann  Kelleher还在 IEDM 2022上主持了一场全体会议,主题为“庆祝晶体管诞生75周年!摩尔定律创新的演进”。Kelleher重申,英特尔将继续推动摩尔定律的创新,以满足世界不断增长的指数级计算需求。而实现这一目标,需要整个半导体生态系统共同努力,才能实现延续摩尔定律所需的创新。

宋继强告诉记者,在此次会议上展示的最新技术中,引起最多关注的是3D封装层面的进展,即英特尔通过下一代3D封装技术实现了准单片芯片。与IEDM 2021上公布的成果相比,英特尔在IEDM 2022上展示的最新混合键合研究将功率密度和性能又提升了10倍。与此同时,英特尔还通过混合键合技术将互连间距继续微缩到3微米,实现了与单片式系统级芯片(SoC)连接相似的互连密度和带宽。

此外,英特尔探索通过超薄2D材料,在单个芯片上集成更多晶体管。具体表现在:英特尔展示了一种全环绕栅极堆叠式纳米片结构,使用了厚度仅三个原子的2D通道材料,同时在室温下实现了近似理想的低漏电流双栅极结构晶体管开关。这是堆叠GAA晶体管和超越硅材料的固有限制所需的两项关键性突破。研究人员还展示了对2D电接触材料的拓扑结构的首次全面分析,有望为打造高性能、可扩展的晶体管通道进一步铺平道路。

为了实现更高性能的计算,英特尔还带来了能效和存储的新可能。例如,通过开发可垂直放置在晶体管上方的存储器,英特尔重新定义了微缩技术,从而更有效地利用芯片面积。英特尔还率先展示了性能可媲美传统铁电沟槽电容器的堆叠型铁电电容器,可用于在逻辑芯片上构建铁电存储器(FeRAM)。业界首创的器件级模型,可定位铁电氧化器件的混合相位和缺陷,标志着英特尔在支持行业工具以开发新型存储器和铁电晶体管方面取得了重大进展。另外,英特尔正在为打造300毫米硅基氮化镓晶圆开辟一条可行的路径,从而让世界离超越5G和电源能效问题的解决更近一步。

谈及先进制程和封装技术的关系,宋继强表示,先进制程是基础,是重中之重。如果没有好的晶体管,没有好的晶粒(Die),后续仅靠封装是达不到最好效果的。因此,“先进制程和先进封装这两个方面一定要齐头并进,一方面要通过更好的晶体管设计,让一个Die既小又低功耗,可以容纳更多的晶体管,另一方面还能够把不同工艺节点上不同厂家的芯片封装在一起,由此才可以进一步提高系统集成度”。

 
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