採用 Foveros 封裝技術打造的晶圓,為英特爾 IDM 2.0 的先進技術。

英特爾於 2021 年推出 IDM 2.0,重返晶圓代工市場,並強化晶片製程技術。今(27)日,英特爾於 Intel Accelerated 記者會上詳盡揭露製程與封裝技術的最新路線規劃,當中包含全新的製程節點命名方式,未來 5 年的製程發展藍圖,以及晶圓及封裝技術的新進展,展現英特爾進軍製造的技術硬實力。下文為英特爾的 3 大技術重點:

1. 以奈米為基礎的命名已過時,英特爾公布製程節點的全新命名方式

英特爾創新科技總經理謝承儒說明,過去以奈米為基礎的製程節點命名方式,並不符合自 1997 年起採用閘極長度為準的傳統。因此英特爾公布其製程節點的全新命名結構,提供業界更精確的製程節點認知。而新命名將會套用到 10 nm SuperFin 後的晶片,例如 10 nm SuperFin 改為 Intel 7,Intel 7 nm 改為 Intel 4,後面則為 Intel 3、Intel 20A 等製程技術更為先進的晶片。

英特爾先進製程晶片藍圖。圖片來源:英特爾記者會簡報

在新一代的晶片中,英特爾更看重每瓦性能表現。Intel 7 的每瓦性能表現比 10 nm SuperFin 高10 – 15%,將應用於 2021 年的 Alder Lake 用戶端產品,以及 2022 年第一季量產的 Sapphire Rapids 資料中心產品。

Intel 4 的每瓦性能則比 Intel 7 高 20%,是第一個全面使用極紫外光(EUV)微影技術生產的晶片,預計 2022 下半年準備量產,2023 年出貨,將率先應用於 Meteor Lake 與資料中心 Granite Rapids。另外,該 EUV 技術提供者為英特爾子公司 IMS Nanofabrication,有在南科設立據點。

至於更進階的 Intel 3,每瓦性能比 Intel 4 高 18%,預計 2023 下半年準備量產;它也是英特爾最後一代使用 FinFET 架構的晶片。

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2. 英特爾推出全新電晶體架構,進軍埃米世代

最先進的是 Intel 20A,A 代表 angstrom(埃,相當於 0.1 奈米),宣告英特爾進入埃米世代。Intel 20A 預計於 2024 年量產,而高通也將採用此製程技術。

從技術面來看,Intel 20A 採用突破性的 RibbonFET 與 PowerVia 技術。RibbonFET 是英特爾環繞式閘極(Gate All Around),為過去 10 年來,英特爾推出的全新電晶體架構,能在小面積堆疊更多鰭片,以相同的驅動電流,提供更快的電晶體開關速度。

英特爾 RibbonFET 架構。圖片來源:英特爾

RibbonFET 切面圖。圖片來源:英特爾記者會簡報

PowerVia 則是為業界首創的背部供電方案,藉由將電源線移到背部,移除晶圓正面供電迴路的方式,能夠騰出更多空間給訊號線,讓整體的裸晶尺寸更小,也能降低漏電,達到訊號傳遞的最佳化。至於前段的金屬層,由於不需要先進製程工藝,英特爾表示,會選擇最佳的成本優勢方案製造。

PowerVia 結構。圖片來源:英特爾

而採用 RibbonFET 與 PowerVia 的 Intel 20A 晶片,將會是半導體產業的重要製程技術分水嶺。

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3. Foveros Omni 與 Foveros Direct 強化英特爾 3D 封裝地位

而在實現摩爾定律優勢之下,晶圓級封裝技術更顯重要,而 Foveros Omni 與 Foveros Direct 將是英特爾的重中之重。

細節而言,Foveros Omni 採用晶片與晶片連結以及模組化設計,能提供更高效能的 3D 堆疊技術,允許混合多個頂層晶片塊與多個基底晶片塊,以及橫跨多種晶圓廠節點的分拆晶片(die disaggregation)設計。而 Foveros Direct 則為了降低互連電阻,採用直接銅對銅接合技術,此舉模糊了晶圓製造終點與封裝起點的界線;此外,Foveros Direct 也能夠達成低於 10 微米的凸點間距,提升 3D 堆疊一個量級的互連密度。

Foveros Omni 與 Foveros Direct 皆預計於 2023 年量產。透過此封裝技術,英特爾將持續保有 3D 封裝的領先地位。而英特爾也宣布,AWS 將是第一個採用 IFS 封裝解決方案的客戶。

關於英特爾的未來,謝承儒表示,每瓦電晶體效能將是未來競爭力的指標,因為客戶重視晶片的能源效率。英特爾將與台積電、三星、格羅方德等第三方晶圓廠擴大合作關係,也要在未來 4 年內發表 5 個製程技術節點。

英特爾的目標,是將自己打造成世界級晶圓廠,滿足全球日益提升的晶片需求。而今(27)日英特爾發表的製程與封裝技術,為半導體產業帶來新的技術風貌,也為未來的產品注入新動力,促進 AI、雲端、自駕車等各項應用的發展。

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(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:英特爾