IEDM 2021：英特爾分享最新研究突破 攜摩爾定律奔向2

在對摩爾定律的不懈追求過程中，英特爾持續向着關鍵封裝、半導體、量子實體等領域發力，以推動并加速下一個十年的計算發展。在 2021 年度的 IEEE 國際電子裝置會議（IEDM）上，這家晶片巨頭概述了最新的成績。包括實作 10 倍的混合鍵合封裝互連密度提升、30~50% 的半導體規模增長、新型功率與存儲器技術的重大突破，以及有望在某天徹底颠覆傳統計算方法的全新實體學概念。

英特爾進階研究員兼元件研究部總經理 Robert Chau 表示：“在英特爾，推進摩爾定律所需的研究和創新從未止步”。

元件研究小組将在 IEDM 2021 期間分享關鍵研究突破和革命性的工藝與封裝技術，以滿足行業與社群對于強大計算的永不滿足的需求。

這些成果源于英特爾最優秀的科學家和工程師們持續不懈的努力，他們持續走在創新的最前沿，以讓摩爾定律能夠順利延續下去。

據悉，摩爾定律長期指引着 IT 行業的計算創新，以滿足從大型機、到移動計算裝置的每一次技術疊代需求。

不過随着我們進入一個擁有無限資料和人工智能計算的新時代，這種演變時至今日仍在持續。

而作為摩爾定律的基石，英特爾元件研究小組緻力于在三個關鍵領域持續創新：

（1）用于容納更多半導體的基礎縮放技術；

（2）用于功率和存儲增益的新矽功能；

（3）探索實體學領域的新概念，以徹底颠覆這個世界的現有計算方式。

之前許多技術突破，已經在當今許多産品中得到了應用，包括應變矽、Hi-K 金屬栅極、FinFET 半導體、RibbonFET，以及 EMIB 和 Foveros Direct 等封裝工藝創新。

【以下是英特爾 IEDM 2021 要點】

（1）英特爾正在對基礎縮放技術開展重要研究，以在未來産品中引入更多半導體。

首先，研究人員概述了針對混合鍵合互連設計、工藝與組裝挑戰的解決方案，預計可将封裝互連密度提升至 10 倍以上。

其實在 7 月份的 Intel Accelerated 活動上，該公司就已經宣布了 Foveros Direct 的推出計劃。特點是支援亞 10 微米的凸點間距，有望将 3D 堆疊的互連密度再提升一個數量級。

為了讓生态合作夥伴也能夠從小晶片等先進封裝技術上獲益，英特爾還呼籲建立新的行業标準與測試程式。

其次，在 RibbonFET 環繞栅極之後，英特爾正通過堆疊多個 CMOS 半導體的方法，以引領即将到來的後 FinFET 時代。

Post-FinFET 旨在實作多達 30~50% 的邏輯縮放改進，以繼續推動摩爾定律的發展 —— 在每 m㎡ 塞入更多半導體。

此外英特爾緻力于通過前瞻性研究，為摩爾定律邁向新時代而鋪平道路。相關研究展示了如何使用幾個原子厚度的新型材料，來制造克服傳統矽通道限制的半導體。

展望未來十年，我們有望迎來在機關晶片面積上增多數百萬個半導體的更強大計算産品。

（2）英特爾正在為晶片帶來哪些新特性？

通過在 300mm 晶圓上率先實作基于氮化镓（GaN）的功率開關、結合矽基的 CMOS，英特爾正在推進更高效的功率器件技術。

換言之，這為 CPU 的高速供電和更低能耗損失奠定了基礎，同時減少了對主機闆元件和空間的需求，此外還有行業領先的低延遲讀 / 寫體驗。

得益于新型鐵電材料和下一代 DRAM 技術，其有助于提供更大的記憶體資源，以化解從遊戲到人工智能等計算應用程式面臨的日益複雜的問題。

（3）英特爾正在通過基于矽半導體的量子計算、以及全新的開關元件來追求巨大的性能。

行業内的許多企業，都寄希望于可在室溫下運作的裝置，來推動大規模的節能計算。

展望未來，基于全新實體學概念的新器件，有望取代經典的‘金屬-氧化物半導體場效應半導體’（簡稱 MOSFET）。

值得一提的是，在 IEDM 2021 上，英特爾展示了全球首個室溫狀态下的磁電自旋軌道（MESO）邏輯器件，意味着制造基于開關納米磁體的新型半導體的潛在可能性。

此外英特爾與 IMEC 在自旋電子材料研究方面取得了新進展，內建研究讓器件向着實作全功能自旋扭矩更近了一步。

最後，英特爾展示了用于實作與 CMOS 制造相容的可擴充量子計算的完整 300mm 量子比特工藝流程，并且已經确定了後續的研究方向。