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Intel 4 製程技術具備專為高效能運算而設計的先進 FinFET

intern by intern
2022-07-04
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Press Release

Intel 4 製程技術具備專為高效能運算而設計的先進 FinFET

英特爾近期於美國檀香山舉行的年度 VLSI 國際研討會,公布 Intel 4 製程的技術細節。相較於 Intel 7,Intel 4 於相同功耗提升 20% 以上的效能,高效能元件庫 (library cell) 的密度則是 2 倍,同時達成兩項關鍵目標:它滿足開發中產品的需求,包括 PC 客戶端的 Meteor Lake,並推進先進技術和製程模組,帶領英特爾 2025 年重回製程領先地位。

英特爾於 VLSI 研討會上公佈 Intel 4 製程細節

對於英特爾的 4 年之路,Intel 4 是如何達成這些效能數據? Intel 4 於鰭片間距、接點間距以及低層金屬間距等關鍵尺寸 (Critical Dimension) ,持續朝向微縮的方向前行,並同時導入設計技術偕同最佳化,縮小單一元件的尺寸。透過 FinFET 材料與結構上的改良提升效能,Intel 4 單一 N 型半導體或是 P 型半導體,其鰭片數量從 Intel 7 高效能元件庫的 4 片降低至 3 片。綜合上述技術,使得 Intel 4 能夠大幅增加邏輯元件密度,並縮減路徑延遲和降低功耗。

Intel 7 已導入自對準四重成像技術 (Self-Aligned Quad Patterning、SAQP) 和主動元件閘極上接點 (Contact Over Active Gate、COAG) 技術來提升邏輯密度。前者透過單次微影和兩次沉積、蝕刻步驟,將晶圓上的微影圖案縮小 4 倍,且沒有多次微影層疊對準的問題;後者則是將閘極接點直接設在閘極上方,而非傳統設在閘極的一側,進而提升元件密度。Intel 4 更進一步加入網格布線方案 (gridded layout scheme) ,簡單化並規律化電路布線,提升效能同時並改善生產良率。

隨著製程微縮,電晶體上方的金屬導線、接點也隨之縮小;導線的電阻和線路直徑呈現反比,該如何維持導線效能抑是需要克服的壁壘。Intel 4 採用新的金屬配方稱之為強化銅 (Enhanced Cu) ,使用銅做為導線、接點的主體,取代 Intel 7 所使用的鈷,外層再使用鈷、鉭包覆;此配方兼具銅的低電阻特性,並降低自由電子移動時撞擊原子使其移位,進而讓電路失效的電遷移 (electromigration) 現象,為 Intel 3 和未來的製程打下基礎。

將光罩圖案成像至晶圓上的最重要改變,可能是在於廣泛的使用 EUV 來簡化製程。英特爾不僅在現有良好解決方案中的最關鍵層使用 EUV,而且在 Intel 4 的較高互連層中使用 EUV,以大幅度減少光罩數量和製程步驟。其降低製程的複雜性,亦同步替未來製程節點建立技術領先地位及設備產能,英特爾將在這些製程更廣泛地使用 EUV,更將導入全球第一款量產型高數值孔徑 (High-NA) EUV 系統。

Tags: IntelNews 新聞新聞稿
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