Intel Foundry представляет технологические достижения на выставке IEDM 2024

«Intel Foundry продолжает помогать определять и формировать дорожную карту для полупроводниковой промышленности. Наши последние достижения подчеркивают приверженность компании поставке передовых технологий, разработанных в США, что позволяет нам помочь сбалансировать глобальную цепочку поставок и восстановить лидерство в производстве и технологиях внутри страны при поддержке Закона США о CHIPS», — говорит Санджай Натараджан, старший вице-президент Intel и генеральный менеджер Intel Foundry Technology Research.

Поскольку к 2030 году отрасль стремится разместить на кристалле 1 триллион транзисторов, прорывы в масштабировании транзисторов и межсоединений, помноженные на будущие усовершенствованные возможности корпусирования, имеют решающее значение для удовлетворения бесконечного спроса на более энергоэффективные, высокопроизводительные и экономичные вычислительные приложения, такие как ИИ.

Отрасли также потребуется дополнительная поддержка в виде новых материалов для улучшения подачи питания PowerVia на тыльной стороне процессора Intel Foundry с целью устранения перегрузки межсоединений и обеспечения дальнейшего масштабирования, что имеет жизненно важное значение для продолжения действия закона Мура и продвижения полупроводниковой отрасли в новые эры ИИ.

Intel Foundry определила несколько путей, которые позволяют устранить предполагаемые ограничения медных транзисторов при масштабировании межсоединений для будущих узлов, улучшить существующие методы сборки и продолжить определять и формировать дорожную карту транзисторов для масштабирования с полным затвором и далее:

• Субтрактивный рутений (Ru): Чтобы улучшить производительность и соединения в чипах, Intel Foundry продемонстрировала субтрактивный рутений, новый ключевой альтернативный материал металлизации, который использует тонкопленочное сопротивление вместе с воздушными зазорами для обеспечения значительного прогресса в масштабировании межсоединений. Команда была первой, кто продемонстрировал на испытательных автомобилях НИОКР практичный, экономически эффективный и совместимый с крупносерийным производством субтрактивный Ru интегрированный процесс с воздушными зазорами, который не требует дорогостоящих литографических зон исключения воздушного зазора вокруг переходных отверстий или самовыравнивающихся потоков переходных отверстий, требующих выборочного травления. Реализация воздушных зазоров с субтрактивным Ru обеспечила до 25% снижения емкости между линиями при шагах менее или равных 25 нанометрам (нм), иллюстрируя преимущества субтрактивного Ru как схемы металлизации для замены медного дамаскина в плотных слоях шага. Это решение можно будет увидеть на будущих узлах Intel Foundry.
• Selective Layer Transfer (SLT): Чтобы обеспечить до 100 раз более высокую пропускную способность для сверхбыстрой сборки чипа в чип в усовершенствованной упаковке, Intel Foundry первой продемонстрировала Selective Layer Transfer (SLT), гетерогенное интеграционное решение, которое позволяет создавать сверхтонкие чиплеты с гораздо большей гибкостью, что позволяет использовать меньшие размеры кристаллов и более высокие соотношения сторон по сравнению с традиционным соединением чипа с пластиной. Это обеспечивает более высокую функциональную плотность и приводит к более гибкому и экономичному решению для гибридного или сплавного соединения определенных чиплетов с одной пластины на другую. Это решение предлагает более эффективную и гибкую архитектуру для приложений ИИ.
• Кремниевый RibbonFET CMOS: Чтобы довести масштабирование кремниевых RibbonFET gate-allaround до предела, Intel Foundry продемонстрировала кремниевые транзисторы RibbonFET CMOS (комплементарный металл-оксид-полупроводник) с длиной затвора 6 нм с ведущими в отрасли эффектами короткого канала и производительностью при агрессивно масштабируемой длине затвора и толщине канала. Это достижение прокладывает путь для постоянного масштабирования длины затвора, одного из ключевых краеугольных камней закона Мура.
• Gate Oxide для масштабированных GAA 2D FET: Для дальнейшего ускорения gate-all-around инноваций за пределами CFET, Intel Foundry продемонстрировала свою работу по изготовлению GAA 2D NMOS и PMOS транзисторов с масштабированной длиной затвора до 30 нм с особым акцентом на разработку модуля gate oxide (GOx). Исследование сообщает об исследовании отрасли двумерных (2D) переходных металлических дихалькогенидных (TMD) полупроводников, которые могут стать будущей заменой кремния в передовых транзисторных процессах.

Кроме того, Intel Foundry продолжила продвигать исследования с первой в отрасли технологией 300-миллиметрового (мм) нитрида галлия (GaN), новой технологией для силовой и радиочастотной (РЧ) электроники, которая может обеспечить более высокую производительность и выдерживать более высокие напряжения и температуры, чем кремний. Это первые в отрасли высокопроизводительные масштабируемые транзисторы GaN MOSHEMT (транзисторы с высокой подвижностью электронов на основе металл-оксид-полупроводник) в режиме улучшения, изготовленные на подложке GaN-on-TRSOI («кремний-на-изоляторе с высоким содержанием ловушек» толщиной 300 мм). Усовершенствованные подложки, такие как GaN-on-TRSOI, могут достигать более высокой производительности в таких приложениях, как РЧ и силовая электроника, за счет снижения потерь сигнала и достижения лучшей линейности сигнала, что позволяет реализовать усовершенствованные схемы интеграции, которые могут быть реализованы посредством обработки подложки с обратной стороны.

На конференции Intel Foundry также изложила свое видение будущего усовершенствованной упаковки и масштабирования транзисторов для удовлетворения потребностей в различных приложениях, включая ИИ. Были определены три ключевых направления инноваций, которые помогут продвинуться в следующем десятилетии к более энергоэффективному ИИ.

• Расширенная интеграция памяти для устранения узких мест, связанных с емкостью, пропускной способностью и задержками.
• Гибридное соединение для оптимизации пропускной способности межсоединений.
• Модульное расширение системы с соответствующими решениями по подключению.

Intel Foundry также поделилась призывом к действию по разработке критических и революционных инноваций для постоянного масштабирования транзисторов в эпоху триллионов транзисторов. Intel Foundry рассказала, как разработка транзистора, способного работать при сверхнизком напряжении (менее 300 милливольт), поможет устранить растущие тепловые узкие места и приведет к кардинальным улучшениям в потреблении энергии и рассеивании тепла.

Более подробную информацию о технических документах Intel Foundry, представленных на конференции IEDM этого года, можно найти на веб-сайте IEDM.

Источник: Intel