Καινοτόμες στρατηγικές Intel Foundry για τρανζίστορ και συσκευασία πυριτίου

Η Intel Foundry έχει επιδεικνύεται Οι «αναστατικές» εξελίξεις στη σφαίρα των τεχνολογιών τρανζίστορ και συσκευασίας, αποκαλύπτοντας την καινοτομία στα υλικά και το πυρίτιο.

Η Intel Foundry παρουσιάζει το “Subtractive Ruthenium” και τις νέες τεχνολογίες τρανζίστορ για να διασφαλίσει την επεκτασιμότητα του κόμβου

[Press Release]: Σήμερα στο IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 2024, η Intel Foundry αποκάλυψε καινοτομίες που θα βοηθήσουν στην προώθηση της βιομηχανίας ημιαγωγών στην επόμενη δεκαετία και μετά. Το Intel Foundry παρουσίασε νέες προόδους υλικού που συμβάλλουν στη βελτίωση των διασυνδέσεων μέσα σε ένα τσιπ, με αποτέλεσμα έως και 25% χωρητικότητα με τη χρήση αφαιρετικού ρουθηνίου.

Η Intel Foundry ήταν επίσης η πρώτη που ανέφερε μια βελτίωση απόδοσης 100x χρησιμοποιώντας μια ετερογενή λύση ενσωμάτωσης για προηγμένες συσκευασίες για να επιτρέψει την εξαιρετικά γρήγορη συναρμολόγηση chip-to-chip. Για να προωθήσει περαιτέρω την κλιμάκωση gate-all-around (GAA), η Intel Foundry παρουσίασε τη δουλειά με το Silicon RibbonFET CMOS και με τη μονάδα οξειδίου πύλης για κλιμακωμένα 2D FET για βελτιωμένη απόδοση της συσκευής.

Γιατί έχει σημασία: Καθώς η βιομηχανία οδεύει προς την τοποθέτηση 1 τρισεκατομμυρίου τρανζίστορ σε ένα τσιπ μέχρι το 2030, οι καινοτομίες στην κλιμάκωση τρανζίστορ και διασύνδεσης – πολλαπλασιαζόμενες με μελλοντικές προηγμένες δυνατότητες συσκευασίας – είναι κρίσιμες για την παροχή της ατελείωτης όρεξης για πιο ενεργειακά αποδοτικό, υψηλής απόδοσης, g και κόστος -αποτελεσματικές υπολογιστικές εφαρμογές όπως το AI.

Ο κλάδος θα χρειαστεί επίσης πρόσθετη υποστήριξη με τη μορφή νέων υλικών για την ενίσχυση της παροχής ισχύος PowerVia της Intel Foundry για την ανακούφιση του συνωστισμού μεταξύ των συνδέσεων και για τη συνεχή κλιμάκωση, κάτι που είναι ζωτικής σημασίας για τη συνέχιση του νόμου του Moore και την προώθηση του ημιαγωγού σε νέες εποχές για την τεχνητή νοημοσύνη.

Πώς το κάνουμε: Το Intel Foundry έχει εντοπίσει διάφορες διαδρομές που επιλύουν τους αναμενόμενους περιορισμούς των χάλκινων τρανζίστορ στην κλιμάκωση διασύνδεσης για μελλοντικούς κόμβους, βελτιώνουν τις υπάρχουσες τεχνικές συναρμολόγησης και συνεχίζουν να ορίζουν και να διαμορφώνουν τον οδικό χάρτη τρανζίστορ για την κλιμάκωση σε όλη την πύλη και πέρα ​​από αυτήν:

• Αφαιρετικό Ρουθήνιο (Ru): Για να βελτιώσει την απόδοση και τις διασυνδέσεις στα τσιπ, το Intel Foundry παρουσίασε το αφαιρετικό ρουθήνιο, ένα νέο βασικό εναλλακτικό υλικό επιμετάλλωσης που χρησιμοποιεί ειδική αντίσταση λεπτής μεμβράνης μαζί με διάκενα για να προσφέρει σημαντική πρόοδο στην κλιμάκωση διασύνδεσης. Η ομάδα ήταν πρώτη που έδειξε, σε οχήματα δοκιμών Ε&Α, μια πρακτική, οικονομικά αποδοτική και υψηλού όγκου κατασκευαστική συμβατή διαδικασία αφαιρετικής ενσωματωμένης Ru με διάκενα που δεν απαιτούν δαπανηρές λιθογραφικές ζώνες αποκλεισμού αεροδιακενού γύρω από vias ή αυτοευθυγραμμισμένες μέσω ροών που απαιτούν επιλεκτικές χαρακτικές. Η εφαρμογή αεροδιακενών με αφαιρετικό Ru παρείχε έως και 25% μείωση της χωρητικότητας γραμμής σε γραμμή σε θέσεις μικρότερες ή ίσες με 25 νανόμετρα (nm), απεικονίζοντας τα οφέλη της αφαιρετικής Ru ως σχήματος επιμετάλλωσης για την αντικατάσταση του χάλκινου δαμασκηνού σε στενό βήμα στρώματα. Αυτή η λύση θα μπορούσε να παρατηρηθεί στους μελλοντικούς κόμβους της Intel Foundry.
• Επιλεκτική Μεταφορά Επιπέδων (SLT): Για να επιτρέψει έως και 100 φορές υψηλότερη απόδοση για εξαιρετικά γρήγορη συναρμολόγηση από τσιπ σε τσιπ σε προηγμένες συσκευασίες, το Intel Foundry είναι το πρώτο που παρουσιάζει το Selective Layer Transfer (SLT), μια ετερογενή λύση ενσωμάτωσης που επιτρέπει σε εξαιρετικά λεπτά chiplet με πολύ καλύτερη ευελιξία να ενεργοποιήστε μικρότερα μεγέθη καλουπιών και υψηλότερους λόγους διαστάσεων σε σύγκριση με την παραδοσιακή συγκόλληση τσιπ με γκοφρέτα. Αυτό επιτρέπει μεγαλύτερη λειτουργική πυκνότητα και οδηγεί σε μια πιο ευέλικτη και οικονομικά αποδοτική λύση για υβριδική ή σύντηξη συγκόλλησης συγκεκριμένων chiplets από το ένα wafer στο άλλο. Αυτή η λύση προσφέρει μια πιο αποτελεσματική και ευέλικτη αρχιτεκτονική για εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης.
• Silicon RibbonFET CMOS: Για να ωθήσει την κλιμάκωση πυριτίου RibbonFET στα όριά της, η Intel Foundry παρουσίασε τρανζίστορ πυριτίου RibbonFET CMOS (συμπληρωματικός ημιαγωγός μεταλλικού οξειδίου) σε μήκος πύλης 6 nm με κορυφαία εφέ μικρού καναλιού και απόδοση σε επιθετικά κλιμακούμενο μήκος πύλης και κανάλι πάχος. Αυτή η πρόοδος ανοίγει το δρόμο για τη συνεχή κλιμάκωση του μήκους της πύλης, έναν από τους βασικούς θεμελιώδεις ακρογωνιαίους λίθους του νόμου του Μουρ.
• Gate Oxide για Scaled GAA 2D FET: Για να επιταχύνει περαιτέρω την καινοτομία σε όλες τις πύλες πέρα ​​από το CFET, η Intel Foundry παρουσίασε το έργο της για την κατασκευή τρανζίστορ GAA 2D NMOS και PMOS με κλιμακούμενο μήκος πύλης έως 30 nm με ειδική εστίαση στην ανάπτυξη μονάδας οξειδίου πύλης (GOx). Η έρευνα αναφέρει τη διερεύνηση της βιομηχανίας για ημιαγωγούς δισδιάστατων (2D) διχαλκογονιδίων μετάλλων μετάπτωσης (TMD), οι οποίοι μπορεί να αποτελέσουν μελλοντική αντικατάσταση του πυριτίου σε προηγμένες διεργασίες τρανζίστορ.

Επιπλέον, η Intel Foundry συνέχισε να προωθεί την έρευνα με την πρώτη τεχνολογία νιτριδίου του γαλλίου (GaN) των 300 χιλιοστών (mm), μια αναδυόμενη τεχνολογία για ηλεκτρονικά ισχύος και ραδιοσυχνοτήτων (RF) που μπορεί να προσφέρει υψηλότερη απόδοση και να διατηρήσει υψηλότερες τάσεις και θερμοκρασίες από το πυρίτιο.

Αυτό είναι το πρώτο υψηλής απόδοσης κλίμακας GaN MOSHEMTs (τρανζίστορ υψηλής κινητικότητας ηλεκτρονίων με ημιαγωγό μετάλλου-οξειδίου) της βιομηχανίας, κατασκευασμένο σε υπόστρωμα GaN-on-TRSOI («πλούσιο σε παγίδες» πυρίτιο σε μονωτή) 300 mm. Τα προηγμένα υποστρώματα όπως το GaN-on-TRSOI μπορούν να επιτύχουν καλύτερη απόδοση σε εφαρμογές όπως RF και ηλεκτρονικά ισχύος, μειώνοντας την απώλεια σήματος και επιτυγχάνοντας καλύτερη γραμμικότητα σήματος, επιτρέποντας προηγμένα σχήματα ολοκλήρωσης που μπορούν να πραγματοποιηθούν μέσω της επεξεργασίας υποστρώματος στο πίσω μέρος.

Περισσότερα από το IEDM 2024: Στο συνέδριο, η Intel Foundry παρουσίασε επίσης το όραμά της για το μέλλον της προηγμένης συσκευασίας και της κλιμάκωσης τρανζίστορ για να καλύψει τις απαιτήσεις σε όλες τις εφαρμογές συμπεριλαμβανομένης της τεχνητής νοημοσύνης. Τρεις βασικές ωθήσεις για την καινοτομία εντοπίστηκαν για να συμβάλουν στην προώθηση της επόμενης δεκαετίας προς μια πιο αποδοτική τεχνητή νοημοσύνη.

• Προηγμένη ενσωμάτωση μνήμης για την εξάλειψη των σημείων συμφόρησης χωρητικότητας, εύρους ζώνης και καθυστέρησης.
• Υβριδική σύνδεση για βελτιστοποίηση εύρους ζώνης διασύνδεσης.
• Επέκταση αρθρωτού συστήματος με αντίστοιχες λύσεις συνδεσιμότητας.

Η Intel Foundry μοιράστηκε επίσης ένα κάλεσμα για δράση για την ανάπτυξη κρίσιμων και επαναστατικών καινοτομιών για συνεχή κλιμάκωση τρανζίστορ για την εποχή των τρισεκατομμυρίων τρανζίστορ. Η Intel Foundry περιέγραψε πώς η ανάπτυξη ενός τρανζίστορ ικανού για λειτουργία εξαιρετικά χαμηλής τάσης (λιγότερο από 300 millivolt) θα βοηθήσει στην αντιμετώπιση των αυξανόμενων θερμικών σημείων συμφόρησης και θα οδηγήσει σε δραματικές βελτιώσεις στην κατανάλωση ενέργειας και τη θερμική απαγωγή.