英特爾在前沿技術(shù)領(lǐng)域的探索和布局具有行業(yè)標桿意義，其發(fā)布的技術(shù)路線(xiàn)圖和成果為半導體行業(yè)提供了重要參考方向。

在IEDM 2024大會(huì )上，英特爾發(fā)布了7篇技術(shù)論文，展示了多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng )新進(jìn)展。這些技術(shù)涵蓋了從FinFET到2.5D和3D封裝（EMIB、Foveros、Foveros Direct），即將在Intel 18A節點(diǎn)應用的PowerVia背面供電技術(shù)，以及全環(huán)繞柵極（GAA）晶體管RibbonFET等。此外，英特爾還揭示了一些面向未來(lái)的先進(jìn)封裝技術(shù)，為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展提供了新的視角。

在這些前沿技術(shù)中，三個(gè)核心領(lǐng)域尤為值得關(guān)注：面向AI發(fā)展的先進(jìn)封裝、晶體管微縮技術(shù)和互連微縮技術(shù)。在IEDM 2024大會(huì )上，英特爾代工高級副總裁兼技術(shù)研究總經(jīng)理Sanjay Natarajan詳細介紹了這些領(lǐng)域的關(guān)鍵突破。

先進(jìn)封裝的突破：選擇性層轉移技術(shù)

異構集成已經(jīng)成為當今芯片界的主流實(shí)現性能提升的手段。但是異構集成技術(shù)面臨著(zhù)很大的挑戰。當前異構集成技術(shù)主要采用“晶圓對晶圓鍵合”（Wafer-to-Wafer HB）或“芯片對晶圓鍵合”（Chip-to-Wafer HB），會(huì )因順序裝配芯粒而導致吞吐量、芯片尺寸和厚度受限。

英特爾通過(guò)選擇性層轉移（Selective Layer Transfer）技術(shù)，突破了當前異構集成的技術(shù)瓶頸。這項技術(shù)能夠以超高效率完成超過(guò)15,000個(gè)芯粒的并行轉移，僅需幾分鐘即可實(shí)現相較于傳統方法數小時(shí)或數天的提升。其創(chuàng )新性地實(shí)現了亞微米級芯粒的轉移，支持僅1平方毫米大小、厚度為人類(lèi)頭發(fā)1/17的芯粒。這提供了一種靈活且成本效益顯著(zhù)的異構集成架構，使得處理器與存儲器技術(shù)的混合搭配成為可能。Intel Foundry率先采用無(wú)機紅外激光脫鍵技術(shù)，實(shí)現了芯粒轉移的技術(shù)突破，推動(dòng)了旗艦AI產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所需的先進(jìn)異構集成技術(shù)的發(fā)展。

英特爾代工高級副總裁技術(shù)研究總經(jīng)理Sanjay Natarajan表示：“我們有理支持；2）持續增加晶體管數量的技術(shù)是可行的，但能源效率的革命性突破將是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。

互連縮放的突破：釕線(xiàn)路

隨著(zhù)晶體管和封裝技術(shù)的持續微縮，互連已成為半導體體系中的第三個(gè)關(guān)鍵要素。這些互連導線(xiàn)負責連接數以萬(wàn)億計的晶體管。然而，我們清晰地看到，銅互連的時(shí)代正逐漸走向尾聲。銅互連存在一個(gè)實(shí)際問(wèn)題：使用時(shí)需要添加阻擋層和籽晶層。隨著(zhù)尺寸的不斷縮小，這些相對高電阻的層占據了更多的可用空間。英特爾觀(guān)察到，當線(xiàn)寬不斷縮小時(shí)，銅線(xiàn)的電阻率呈指數級上升，達到難以接受的程度。因此，盡管晶體管尺寸越來(lái)越小、密度和性能不斷提升，但傳統的布線(xiàn)方式已無(wú)法滿(mǎn)足連接所有晶體管的需求。

英特爾的突破在于采用具有高成本效益的空氣間隙釕（Ru）線(xiàn)路，作為銅互連的潛在替代方案。這個(gè)空氣間隙解決方案無(wú)需昂貴的光刻技術(shù)，也不需要自動(dòng)對準通孔工藝。它巧妙地將空氣間隙、減法釕工藝和圖案化相結合，有望打造出合理的下一代互連技術(shù)，使之與未來(lái)的晶體管和封裝技術(shù)相匹配。

這種新工藝在小于25nm的間距下，實(shí)現了在匹配電阻條件下高達25%的電容降低，有效提升了信號傳輸速度并減少了功耗。高分辨率的顯微成像展示了釕互連線(xiàn)和通孔的精確對齊，驗證了沒(méi)有發(fā)生通孔突破或嚴重錯位的問(wèn)題。減法釕工藝支持大規模生產(chǎn)（HVM），通過(guò)消除復雜的氣隙排除區和選擇性蝕刻需求，具備實(shí)際應用的經(jīng)濟性和可靠性。

寫(xiě)在最后

半導體產(chǎn)業(yè)是一個(gè)高度復雜的生態(tài)系統，需要各方共同努力才能取得突破。英特爾在封裝、晶體管和互連等領(lǐng)域的創(chuàng )新成果，為整個(gè)行業(yè)提供了寶貴的經(jīng)驗和啟示。如同Sanjay Natarajan所述，英特爾的目標是為整個(gè)行業(yè)提供路線(xiàn)圖，以協(xié)調和統一我們所有的研發(fā)資金和努力。這樣，下一代產(chǎn)品和服務(wù)就能推動(dòng)整個(gè)行業(yè)向前發(fā)展，并繼續推進(jìn)摩爾定律。英特爾確實(shí)始終將自己視為摩爾定律的守護者，致力于承擔這一責任，不斷探索推進(jìn)摩爾定律的新技術(shù)。這不僅是為了英特爾的利益，更是為了整個(gè)行業(yè)的共同利益。