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英特尔IEDM 2021发布多项先进技术,推动摩尔定律超越2025年

英特尔IEDM 2021发布多项先进技术,推动摩尔定律超越2025年

不断追寻摩尔定律的道路,英特尔 (Intel) 揭晓关键封装、晶体管和量子物理等根本性突破,推进和加速运算进入下个十年。日前举行的IEEE International Electron Devices Meeting(IEDM)2021,英特尔概要论述采用混合键合(hybrid bonding)技术,封装提升超过10倍互联密度、晶体管微缩完成30%~50%面积改善、新电源和新内存技术重大突破,以及未来某个时刻将彻底颠覆运算的新物理概念。

英特尔指出,不断创新为摩尔定律基石,组件研究业务群致力横跨3个关键领域创新,提供更多晶体管必要微缩技术、提升电源和内存的新硅功能、探索新物理概念等以变革命性改变世界运算方式。借组件研究,许多创新打破摩尔定律障碍,并实际应用于产品──应变硅、Hi-K金属闸极、FinFET、RibbonFET,以及EMIB、Foveros Direct等封装创新等。

英特尔IEDM 2021发布多项先进技术,推动摩尔定律超越2025年

英特尔在IEDM 2021揭晓的突破,有望2025年后借下列3项领域,继续推动汲取摩尔定律优势;

首先,英特尔追寻基本微缩技术的重要研究,能在未来产品提供更多晶体管:

公司研究人员为混合键合互联设计、制程和组装挑战提出解决方案纲要,预期封装超过10倍互联密度改善。7月Intel Accelerated活动,英特尔宣布导入Foveros Direct计划,完成10微米以下凸点间距,为3D封装提供一个量级互联密度提升。为了让生态系统从先进封装受益,英特尔同样呼吁创建业界新标准和测试步骤,促成混合键合小芯片(chiplet)生态系统。

另外,预期环绕式闸极(gate-all-around)RibbonFET,英特尔正在通过堆栈多个(CMOS)晶体管,掌握即将到来的后FinFET时代,借由每平方毫米放入更多晶体管,完成最高30%~50%逻辑微缩改善,继续推动摩尔定律。

英特尔IEDM 2021发布多项先进技术,推动摩尔定律超越2025年

英特尔同时通过前瞻性研究,为摩尔定律构建前进埃米(angstrom)时代的道路。展示仅数个原子厚度的新型材料,如何做出克服传统硅信道限制的晶体管,让每个芯片面积增加数百万个晶体管,为下个十年提供更强大的运算力。

其次,英特尔带来硅的新功能:

关键点在300mm (12英寸) 芯片,完成全球首创集成以氮化镓(GaN)为基础的电源开关和以硅为基础的CMOS,推动更有效率的电源技术,为CPU提供低损失、高速电源供应,并同时缩减主板组件和空间。另一项进展为英特尔使用新型铁电材料,完成领先业界、低延迟读写能力,且有可能成为次世代嵌入式DRAM技术,提供更多的内存资源,解决从游戏到AI等运算应用日益复杂的问题。

最后,英特尔正寻找以晶体硅体管为基础的量子运算的强劲性能,以及与新型室温设备搭配运行,拥有巨量能源效率运算的全新开关。将来采用全新物理概念的揭示,可能取代传统MOSFET:

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IEDM 2021英特尔展示室温运行的全球首款实验性磁电自旋轨道(magnetoelectric spin-orbit,MESO)逻辑设备,显示基于开关纳米规模磁铁的新型晶体管制造潜力。英特尔和IMEC在自旋电子材料研究取得进展,将设备集成研究更进一步带往实现全功能自旋转距(spin-torque)设备。英特尔还展出与CMOS生生产机制造兼容,实现可扩展量子运算的完整300mm量子位元制程流程,确定研究的下一步。

(图片来源:英特尔)

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