Intel 在半導體製造領域，一路以來擁有歷史與創新兼備的基礎。英特爾過去引介過許多業界首創、能夠大量生產製造，並對半導體生態系具有深遠影響的技術，例如應變矽、高介電常數金屬閘極，以及 3D 鰭式場效電晶體，今日英特爾正延續這項傳統，持續投資創新技術，甫宣布的一系列最新製程與封裝技術就是最佳證明。
Intel 從實驗室到晶圓廠，持續不斷創新
Intel 的製造之路
英特爾的製造之路自今年三月底執行長基辛格（Pat Gelsinger）揭曉之全新 IDM 2.0 策略，邁開大步，重點有三：
- 英特爾全球自家工廠是競爭優勢關鍵，可實現產品優化、提高經濟效益和供貨彈性。基辛格再次重申，英特爾將繼續自內部生產多數產品；Intel 4（先前稱為 Intel 7 奈米）的製程開發進展順利，積極使用 EUV（極紫外光）技術將可更新架構並簡化流程。除了製程創新外，英特爾在封裝技術上的領導地位也是一個重要的優勢，它透過多個 IP 或「晶片塊」的組合，提供獨特的客製化產品以滿足運算世界中多樣化客戶的需求。
- 建立在既有長期的關係基礎上，英特爾將持續擴大使用第三方晶圓代工合作夥伴的產能。英特爾正和第三方晶圓代工廠如台積電、三星、格羅方德、以及聯電擴大既有的合作關係，這將帶來成本優化、效能、時程和供貨所需的更高靈活性和更大規模。
而第三方晶圓代工廠如今可以製造生產一系列基於英特爾技術的產品，包括通訊、連網、繪圖晶片和晶片組等。英特爾與第三方晶圓代工廠的合作將持續成長，包括採用先進製程技術製造一系列模組化晶片塊 (modular tiles) 在內，並在 2023 年開始為 PC 端和資料中心領域提供以英特爾運算為核心的產品。
英特爾的 2023 CPU 產品藍圖包括 client 端的 Meteor Lake 和資料中心的 Granite Rapids。 Meteor Lake 和 Granite Rapids 都將使用基於 Intel 4 製程的晶片塊，英特爾會持續與台積電合作，為 client 端和資料中心客戶提供領先的產品。 - 英特爾期望打造世界級晶圓代工廠，以服務全球日益增加的晶片需求。IDM 2.0 關鍵的一環就是生產製造，英特爾所採用的製程與封裝技術，亦會是全球供應鏈網路的一劑強心針。許多突破性技術，是由英特爾在美國奧勒岡州和亞利桑那州研發團隊自主開發，然後轉移至英特爾的大規模生產網路，相關的創新還更進一步吸引生態系夥伴共同深入合作，例如 ASML、IBM、imec 以及 CEA-Leti。這些先進晶圓製造設備與研究機構，共同協助把製造創新從實驗室帶往生產基地。
今日英特爾發表的製程與封裝創新藍圖規劃，將為下一波及其之後的產品注入動力，兩款突破性製程技術，包含業界首次由背部供電的方案 PowerVia，以及超過十年以來首款新的電晶體架構 RibbonFET；並同步介紹了先進 3D 封裝創新與新款節點命名方式，開啟埃米 (angstrom) 時代並且重新定義，給予客戶以及整個產業對於製程節點更為精確的認知。希望隨著技術與生產能力的提升，為智慧電網、金融系統、健康照護與國防安全等諸多面向注入運算動力，達成創新領先地位。
Intel 加速製程與封裝創新
Intel 公司也首次詳盡揭露其製程與封裝技術的最新路線規劃，並宣布一系列基礎創新，為 2025 年及其之後的產品注入動力。英特爾亦強調迅速轉往下一世代 EUV 工具的計畫，稱之為高數值孔徑（High NA）EUV。英特爾有望獲得業界首款 High NA EUV 量產工具。
產業早已意識到，目前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。英特爾今日公布其製程節點全新的命名結構，創造清晰並具備一致性的架構，給予客戶更為精確的製程節點認知。隨著英特爾成立 Intel Foundry Services，這種重要性更勝以往。英特爾執行長基辛格表示：今天所揭曉的各種創新，不僅開展了英特爾的產品路線規劃，它們對於我們晶圓代工的客戶也相當重要。
英特爾技術專家們以新的節點命名方式，詳述下列未來製程與效能藍圖規劃，以及各節點所具備的創新技術：
- Intel 7（先前稱為 10nm Enhanced SuperFin）：植基於 FinFET（鰭式場效電晶體）最佳化，相較 Intel 10nm SuperFin 每瓦效能可提升大約 10％～15％。Intel 7 將會使用在 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（先前稱為 Intel 7nm）：全面使用極紫外光（EUV）微影技術，透過超短波長的光，印製極小的形狀。伴隨每瓦效能提升約 20％，以及面積改進，Intel 4 將於 2022 下半年準備量產，2023 年開始出貨，client 用戶端 Meteor Lake 和資料中心 Granite Rapids 將率先採用。
- Intel 3：進一步汲取 FinFET 最佳化優勢與提升 EUV 使用比例，以及更多的面積改進， Intel 3 相較 Intel 4 約能夠提供 18％ 的每瓦效能成長幅度。Intel 3 將於 2023 下半年準備開始生產。
- Intel 20A：以 RibbonFET 和 PowerVia 這 2 個突破性技術開創埃米（angstrom）時代。RibbonFET 為英特爾環繞式閘極（Gate All Around）電晶體的實作成果，亦將是自 2011 年推出 FinFET 後，首次全新電晶體架構。此技術於較小的面積當中堆疊多個鰭片，於相同的驅動電流提供更快的電晶體開關速度。PowerVia 為英特爾獨特、業界首次實作的背部供電，藉由移除晶圓正面供電所需迴路，以達最佳化訊號傳遞工作。Intel 20A 預計將於 2024 年逐步量產。英特爾也很高興公布 Qualcomm 將採用 Intel 20A 製程技術。
- 2025 與未來：Intel 20A 之後，改良自 RibbonFET 的 Intel 18A 已進入開發階段，預計於 2025 年初問世，將為電晶體帶來另一次的重大性能提升。英特爾也正在定義、建立與佈署下一世代的 EUV 工具，稱之為高數值孔徑 EUV，並有望獲得業界首套量產工具。英特爾正與 ASML 緊密合作，確保這項業界突破技術能夠成功超越當代 EUV。
Intel 擁有基礎製程創新的悠久歷史，推動產業前進並破除限制。在 90 奈米領銜轉換至應變矽，於 45 奈米採用高介電常數金屬閘極，於 22 奈米導入鰭式場效電晶體，Intel 20A 將會是另外一個製程技術的分水嶺，提供 2 個突破性創新：RibbonFET 和 PowerVia。
Intel 新的 IDM 2.0 策略，對於實現摩爾定律優勢而言，封裝變得越來越重要。Intel 宣布 AWS 將是第一個採用IFS封裝解決方案的客戶，並同步提供下列先進封裝藍圖規劃的遠見。
- EMIB：自 2017 年產品出貨開始，以首款 2.5D 嵌入式橋接解決方案持續引領產業。Sapphire Rapids 將會是首款量產出貨，具備 EMIB (embedded multi-die interconnect bridge) 的 Intel Xeon 資料中心產品。它也會是業界首款具備 4 個方塊晶片的裝置，提供等同於單一晶片設計的效能。Sapphire Rapids 之後，下一世代的 EMIB 將從 55 微米凸點間距降至 45 微米。
- Foveros：汲取晶圓級封裝能力優勢，提供首款 3D 堆疊解決方案。Meteor Lake 將會是 Foveros 在 client 用戶端產品實作的第二世代，其具備 36 微米凸點間距，晶片塊橫跨多種製程節點，熱設計功耗從 5 至 125 瓦。
- Foveros Omni：採用晶片與晶片連結與模組化設計，提供不受限的靈活高效能 3D 堆疊技術。Foveros Omni 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，預計將於 2023 年準備大量生產。
- Foveros Direct：為降低互連電阻，改採直接銅對銅接合技術，模糊了晶圓製造終點與封裝起點的界線。Foveros Direct 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，為原先被認為無法達成的功能性晶片分割開啟新頁。Foveros Direct 是 Foveros Omni 的補充技術，同樣預計於 2023 年問世。
相關突破性技術，主要由英特爾位於美國奧勒岡州與亞利桑那州的工廠所開發，這些創新還更進一步吸引美國、歐洲的生態系合作夥伴共同參與。
更多資訊將於 Intel InnovatiON 活動中公布。Intel InnovatiON 將在 2021 年 10/27~28 於美國舊金山和線上同步舉辦，請按此前往 Intel ON 網站查詢。
