英特爾繼續推進(jìn)摩爾定律：芯片背面供電 突破互連瓶頸

　12月9日，英特爾在IEDM 2023（2023 IEEE 國際電子器件會(huì )議）上展示了使用背面電源觸點(diǎn)將晶體管縮小到1納米及以上范圍的關(guān)鍵技術(shù)。英特爾表示將在2030年前實(shí)現在單個(gè)封裝內集成1萬(wàn)億個(gè)晶體管。

　　英特爾表示，其將繼續推進(jìn)摩爾定律的研究進(jìn)展，包括背面供電和直接背面觸點(diǎn)（direct backside contacts）的3D堆疊CMOS晶體管，背面供電研發(fā)突破的擴展路徑（如背面觸點(diǎn)），并在同一塊300毫米晶圓上（而非封裝）中實(shí)現硅晶體管與氮化鎵（GaN）晶體管的大規模單片3D集成。

　　隨著(zhù)遵循摩爾定律的半導體技術(shù)不斷推進(jìn)，半導體芯片的集成度越來(lái)越高，目前衡量芯片的微觀(guān)集成密度的單位也從納米轉向埃米（1埃米等于一百億分之一米，是納米的十分之一）。

　　“我們正在進(jìn)入制程技術(shù)的埃米時(shí)代，展望‘四年五個(gè)制程節點(diǎn)’計劃實(shí)現后的未來(lái)，持續創(chuàng )新比以往任何時(shí)候都更加重要?！庇⑻貭柟靖呒壐笨偛眉娼M件研究總經(jīng)理桑杰·納塔拉詹（Sanjay Natarajan）表示，“英特爾展示了繼續推進(jìn)摩爾定律的研究進(jìn)展，這顯示了我們有能力面向下一代移動(dòng)計算需求，開(kāi)發(fā)實(shí)現晶體管進(jìn)一步微縮和高能效比供電的前沿技術(shù)?！?/p>

　　據國際數據公司（IDC）預計，全球人工智能硬件市場(chǎng)（服務(wù)器）規模將從2022年的195億美元增長(cháng)到2026年的347億美元，五年復合增長(cháng)率達17.3%。其中，用于運行生成式人工智能的服務(wù)器市場(chǎng)規模在整體人工智能服務(wù)器市場(chǎng)的占比將從2023年的11.9%增長(cháng)至2026年的31.7%。

　　據英特爾透露，包括PowerVia背面供電技術(shù)、用于先進(jìn)封裝的玻璃基板和Foveros Direct技術(shù)預計將在2030年前投產(chǎn)。

　　英特爾技術(shù)發(fā)展總監毛羅·科布林斯基（Mauro Kobrinsky）表示：“摩爾定律推動(dòng)著(zhù)更多晶體管的集成，這又推動(dòng)著(zhù)更多的層次和更小的導線(xiàn)，增加了復雜性和成本。每一層次都必須提供信號和電源導線(xiàn)，這通常會(huì )導致優(yōu)化妥協(xié)和資源爭奪，形成互聯(lián)瓶頸，事情變得越來(lái)越具有挑戰性?！薄氨趁骐娫磸母旧细淖兞诉@種情況，通過(guò)在器件的兩側和垂直互連中使用電源過(guò)孔。我們明年將能夠在半導體Intel 20A（2nm）和18A(1.8nm）中部署這項技術(shù)，這意味著(zhù)在前面減少導線(xiàn)，因此我們可以放寬間距，不再需要進(jìn)行優(yōu)化妥協(xié)?！?/p>

　　“在電源過(guò)孔之外，我們的研究還涉及背面接觸，這使我們首次能夠連接器件兩側的晶體管。我們已經(jīng)能夠在研究中制造這些接觸，并且前后接觸無(wú)需使用電源過(guò)孔進(jìn)行布線(xiàn)。這使我們能夠減小電池的電容，提高性能并降低功耗?！笨撇剂炙够f(shuō)。

　　英特爾認為，晶體管微縮和背面供電是滿(mǎn)足世界對更強大算力指數級增長(cháng)需求的關(guān)鍵。隨著(zhù)背面供電技術(shù)的完善和新型2D通道材料的采用，英特爾致力于繼續推進(jìn)摩爾定律，在2030年前實(shí)現在單個(gè)封裝內集成1萬(wàn)億個(gè)晶體管。