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英特爾公布突破摩爾定律新技術:3D 堆疊晶片互聯密度提升十倍

IT之家 12 月 12 日消息,根據外媒 VideoCardz 報道,英特爾今日發表文章,公布了突破摩爾定律的三種新技術。這些技術的目标是在 2025 年之後,還能夠使得晶片技術繼續發展。

在在 2021 年 IEEE 國際電子裝置會議上,英特爾公布了多晶片混合封裝互聯密度提高 10 倍、半導體密度提升 30%-50%、新的電源和存儲器技術以及量子計算晶片技術等等。

英特爾闡述了目前已經公布的一些創新技術,包括 Hi-K 金屬栅極、FinFET 半導體、RibbonFET 等。在路線圖中,英特爾還展現了多種晶片工藝,其中包括 Intel 20A 制程,将邏輯門的體積進一步縮小,名為 Gate All Around。

英特爾公布突破摩爾定律新技術:3D 堆疊晶片互聯密度提升十倍

▲ 英特爾公布的三大技術突破

英特爾公布突破摩爾定律新技術:3D 堆疊晶片互聯密度提升十倍

以下具體内容:

1、英特爾新型 3D 堆疊、多晶片封裝技術:Foveros Direct

這項技術應用于多種晶片混合封裝的場景,可以将不同功能、不同制程的晶片以相鄰或者層疊的方式結合在一起。Foveros Direct 技術使得上下晶片之間的連接配接點密度提升了 10 倍,每個連接配接點的間距小于 10 微米。

英特爾公布突破摩爾定律新技術:3D 堆疊晶片互聯密度提升十倍
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這項技術支援将 CPU、GPU、IO 晶片緊密結合在一起,同時還相容來自在不同廠商的晶片混合進行封裝。

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官方表示,該方案有較高的靈活性,支援客戶依據不同的需求靈活定制晶片組合。此外,英特爾呼籲業界制定統一的标準,便于不同晶片之間的互聯。

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英特爾于 2021 年 7 月展現了 RibbonFET 新型半導體架構,作為 FinFET 的替代。全新的封裝方式可以将 NMOS 和 PMOS 堆疊在一起,緊密互聯,進而在空間上提高晶片的半導體密度。這種方式能在制程不便的情況下,将半導體密度提升 30% 至 50%,延續摩爾定律。

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此外,英特爾還表示可以将二維材料引入晶片的制造中,可以使得連接配接距離更短,解決傳統矽晶片的實體限制。這種二維材料為單層二硫化钼 MoS2,應用于矽晶片連接配接層可以使得間距從 15nm 縮小至 5nm。

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2、更高效的電源技術和 DRAM 記憶體晶片技術

目前英特爾已經首次實作在 300 毫米矽晶圓上,制造擁有 GaN 氮化镓開關的 CMOS 晶片。這項電源技術支援更高的電壓,成品電源管理晶片可以更加精準快速地控制 CPU 的電壓,有助于減少損耗,此外,這種晶片還能夠減少主機闆上的供電元件。

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上圖右側展現的是英特爾研發的低延遲記憶體技術:FeRAM。這種晶片将鐵元素引入晶片的制造,可以大大提高記憶體晶片的讀寫速度,在 2 納秒内完成讀寫。同時,FeRAM 技術能夠提高記憶體晶片的密度。

3、基于矽晶片的量子運算晶片,有望在将來取代 MOSFET 半導體

随着未來半導體密度進一步提升,傳統的矽晶片将走向實體極限。在 IEDM 2021 大會,英特爾展示了世界上第一個在室溫下實作磁電自旋軌道(MESO)的邏輯器件。這代表了制造納米尺度的量子運算半導體成為可能。

英特爾和 IMEC 正在自旋電子材料研究方面取得進展,預計未來可以制造出能夠量産的全功能器件。此外,英特爾還展示了與目前 CMOS 晶片相容的 300mm 晶圓量子運算電路的制造,并确立了未來的研究方向。

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