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英特爾官方揭秘:為什么 7nm 被命名為 Intel 4?

發表日期:2021-09-02        文章編輯:管理員         閱讀次數:

今年 7 月,英特爾公布了最新的半導體制程和先進封裝路線圖:預計四年內完成 5 個工藝節點的推進,在高 NA EUV、3D-IC、小芯片、混合鍵合方面都提出新的戰略目標——再一次向世界展示了英特爾的創新力。

路線公布當天,雷鋒網就發文對此進行了深度解讀。不過,這一展示英特爾雄心的戰略路線圖依然有很多細節等待挖掘。

近日,在接受國外半導體媒體 Semiconductor Engineering 采訪時,英特爾高級副總裁兼技術開發部總經理 Ann Kelleher,圍繞英特爾最新的路線圖展開了進一步討論,回答了很多戰略細節。

英特爾高級副總裁兼技術開發部總經理 Ann Kelleher

新路線制定耗費 6 個月,當下是節點重命名的最佳時機

在英特爾最新公布的路線圖中,最引人注目的是工藝節點的命名更新,不再采用 10nm、7nm 的命名規則,而是稱之為 Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 18A 和 Intel 20A。

事實上,改變命名方式是為了消除外界對英特爾乃至整個芯片行業的誤解。Kelleher 表示,整個行業在節點命名方面已經不再一致,如果仔細查閱相關論文,就能夠找到為什么 “英特爾 10nm 相當于臺積電 7nm” 的最佳答案。

“因此我們不得不考慮怎樣做才能更容易讓客戶理解并權衡?,F在,當客戶再次看到我們的工藝節點名稱時,能更好地做出決策。”

今年 3 月,英特爾對外公布了 IDM2.0 的愿景,并在過去 6 個月的時間里花費了大量精力制定了詳細的路線圖。

“路線圖闡明了我們將如何恢復性能上的領先地位。鑒于我們正在向 IDM2.0,因此現在是重命名的最佳時刻。”Kelleher同時表示,目前公司將精力集中在轉型升級上,解釋節點名稱并不是重點。

對于最終能否恢復性能上的領先地位,Kelleher 信心滿滿。

Kelleher 稱,首先英特爾已經確定了項目路線,正投入大量的資金和研究;其次英特爾的技術開發部門擁有世界一流的工程師,正在轉向行業標準提供設計支持。

去年年底,英特爾宣布 7nm(現在的 Intel 4)技術延遲讓業界大失所望,現如今 7nm 又有了新進展。

“那時我們在整體工藝開發和缺陷密度方面重新設定了里程碑,同時開始研究并簡化制造流程。我們在流程中增加了對 EUV 的使用,就能從原始版本切換到今年的新版本。”Kelleher 說道。

在英特爾工藝路線圖中,計劃今年年底發布 Intel 7,2022 年投入生產 Intel 4 并于 2023 年發布基于 Intel 4 相關產品;Intel 3 將于 2023 年下半年推出,Intel 20A 將在 2024 年緊隨其后,再下一步便是 Intel 18A。

“我們從一個節點到下一個節點,每瓦性能增益比其他任何節點都要好,一定程度上能夠彌補外部競爭基準上的時間差距。但是,如果想要追趕并繼續前行,則需要加快腳步。憑借這一可靠的路線圖,我們能夠實現這一目標。”

保持 EUV 競爭優勢,三年前已決定入股高數值孔徑 EUV 光刻機

在英特爾公布的邏輯路線圖中,伴隨制程路線同時出現的,是 2024 年英特爾將要推出全新晶體架構 Ribbon FET。

“Ribbon FET是業內對 Gate-all-around 的另一種命名,也有人稱之為 Nanosheet 或Nanoribbon,它是繼 FinFET 的下一代晶體管架構。我們在 Intel 3 之前一直使用 FinFET,并將繼續改進該工藝。等實現 Intel 20A 時,我們將在與行業其他產品大致相同的等效節點上使用 RibbonFET。”Kelleher 如此說道。

同為 IDM,與三星計劃在 3nm 工藝中引入 Gate-all-around 技術相比,英特爾引入 Gate-all-around 技術更晚。對此,Kelleher 解釋道,“基于內在優化,我們知道我們可以在 FinEFT 路線圖上做出額外的改進,那么為什么不在過渡到新架構之前獲得這些收益呢?我們可以從現有的 FinFET 中得到更多,然后才進入過渡階段。”

由于晶體管架構的升級,芯片制造過程中面臨涉及 EUV 等工藝以及供電難題,英特爾如何解決這些問題? Kelleher 在此次采訪中給出了答案。

“近些年,EUV 逐漸成熟,在芯片制造中應用更加廣泛,幾何圖形圖案化變得更加容易。EUV 發展初期,最關鍵的問題是能否實現多層圖案化,如今在這一方面取得進步,成為實現 Gate-all-around 的關鍵推動因素。”

“除了以上問題之外,還必須根據構建功能區本身以及想要達到的高度考慮堆棧高度,還必須考慮如何處理基板以及同基板的隔離。這些都是需要解決的問題。我們有辦法應對挑戰,減少缺陷,并在一定時間內完成交付。”

Kelleher 還表示,英特爾在制造 Intel 20A 時,依然可以使用臺積電 0.33 數值孔徑的光刻機完成光刻,2025 年以后才會使用同 ASML 合作開發的高數值孔徑 EUV(High-NA EUV)。

“此外,我們還將混合使用 EUV、高數值孔徑 EUV 以及其他浸入式和干式光刻機。”

事實上,英特爾對高數值孔徑 EUV 的關注在三年前已初現端倪——同 ASML 探討下一代 EUV 光刻機并決定進行秘密投資。

“高數值孔徑 EUV 能夠圖案化更小的幾何形狀和更小的間距,還可以延長雙圖案 EUV。我們已經簽約了第一批設備。我們沒有在 10nm,即 Intel 7 上使用 EUV,但將在 Intel 4 制造過程中使用EUV光刻機。”

“我們希望在向前發展的過程中,能夠保持 EUV 的領先優勢。”

在電源方面,英特爾則是采用一項創新技術 PowerVia 。這項供電技術能夠從晶圓背面提供電力,為晶圓正面騰出更對空間,不會對功率造成影響。

改變合作方式,提供“點菜”服務

獲得客戶信任是英特爾向 IDM2.0 升級的重要一步,因此英特爾將如何處理同其他企業的關系也備受關注。此次對話中,Kelleher 表示,英特爾改變了與設備供應商、材料供應商和 EDA 供應商的合作方式。

“設備供應商已經取得很多被行業檢驗的成功經驗,因此我們不需要再在設備上做創新。有可能的情況下,我們要從生態系統中汲取最好的經驗,以便于我們能夠集中資源在我們擅長且領先的領域做出創新。”

“此外,我們在風險評估方面做了很多工作。通過風險評估,我們可以決定需要制定哪些類型的應急計劃以及為計劃準備的時間。”

而在將為客戶提供服務的方式上,Kelleher 表示,英特爾正試圖在給定的時間為客戶提供盡可能好的產品。

“我們更像是一個可以點菜的菜單而不是固定的菜單。我們的設計、制造封裝團隊就如何在未來做出最好的產品進行了大量積極的討論,發現實現之一目標的方法有很多,供應鏈本身也變得更加復雜。接下來我們將根據特定產品及其特定功能,討論如何使用最佳的制造工藝和供應鏈實現這一目標。”
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