英特尔制程工艺解析

由 winniewei 提交于周二, 27 七月 2021 - 09:30

2021年7月27日 - 英特尔今天公布了公司有史以来最详细的制程技术路线图之一，展示了从现在到2025年乃至更远的未来，驱动新产品开发的突破性技术。本资料介绍了实现此路线图的创新技术的关键细节，并解释了新的节点命名方法背后的依据。

未来之路

英特尔的路线图是基于无与伦比的制程技术创新底蕴制定而成。结合世界先进的研发流程，英特尔推出过诸多深刻影响了半导体生态的行业首创技术，如应变硅、高K金属栅极和3D FinFET晶体管等。

如今，英特尔延续这一传统，在全新的创新高度上制定路线图，其中不仅包括深层次的晶体管级增强，还将创新延伸至互连和标准单元级。英特尔已加快创新步伐，以加强每年制程工艺提升的节奏。

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内在创新

以下是英特尔制程技术路线图、实现每个节点的创新技术以及新节点命名的详细信息：

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Intel 7（此前称之为10纳米Enhanced SuperFin）

通过FinFET晶体管优化，每瓦性能<a href="#_ftn1">[1]</a>比英特尔10纳米SuperFin提升约10% - 15%，优化方面包括更高应变性能、更低电阻的材料、新型高密度蚀刻技术、流线型结构，以及更高的金属堆栈实现布线优化。Intel 7将在这些产品中亮相：于2021年推出的面向客户端的Alder Lake，以及预计将于2022年第一季度投产的面向数据中心的Sapphire Rapids。
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Intel 4（此前称之为Intel 7纳米）

与Intel 7相比，Intel 4的每瓦性能1提高了约20% ，它是首个完全采用EUV光刻技术的英特尔FinFET节点，EUV采用高度复杂的透镜和反射镜光学系统，将13.5纳米波长的光对焦，从而在硅片上刻印极微小的图样。相较于之前使用波长为193纳米的光源的技术，这是巨大的进步。Intel 4将于2022年下半年投产，2023年出货，产品包括面向客户端的Meteor Lake和面向数据中心的Granite Rapids。
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Intel 3

Intel 3将继续获益于FinFET，较之Intel 4，Intel 3将在每瓦性能1上实现约18%的提升。这是一个比通常的标准全节点改进水平更高的晶体管性能提升。Intel 3实现了更高密度、更高性能的库；提高了内在驱动电流；通过减少通孔电阻，优化了互连金属堆栈；与Intel 4相比，Intel 3在更多工序中增加了EUV的使用。Intel 3将于2023年下半年开始生产相关产品。
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Intel 20A

PowerVia和RibbonFET这两项突破性技术开启了埃米时代。PowerVia是英特尔独有、业界首个背面电能传输网络，它消除晶圆正面的供电布线需求，优化信号布线，同时减少下垂和降低干扰。RibbonFET是英特尔研发的Gate All Around晶体管，是公司自2011年率先推出FinFET以来的首个全新晶体管架构，提供更快的晶体管开关速度，同时以更小的占用空间实现与多鳍结构相同的驱动电流。Intel 20A预计将在2024年推出。
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命名含义

数十年来，制程工艺“节点”的名称与晶体管的栅极长度相对应。虽然业界多年前不再遵守这种命名法，但英特尔一直沿用这种历史模式，即使用反映尺寸单位（如纳米）的递减数字来为节点命名。

如今，整个行业使用着各不相同的制程节点命名和编号方案，这些多样的方案既不再指代任何具体的度量方法，也无法全面展现如何实现能效和性能的最佳平衡。

<a>在披露制程工艺路线图时，英特尔引入了基于关键技术参数</a>——包括性能、功耗和面积等的新命名体系。从上一个节点到下一个节点命名的数字递减，反映了对这些关键参数改进的整体评估。<a href="#_ftn2">[2]</a>

“摩尔定律仍在持续生效。对于未来十年走向超越‘1纳米’节点的创新，英特尔有着一条清晰的路径。我想说，在穷尽元素周期表之前，摩尔定律都不会失效，英特尔将持续利用硅的神奇力量不断推进创新。”

– 帕特∙基辛格，英特尔公司CEO

随着行业越来越接近“1纳米”节点，英特尔改变命名方式，以更好地反映全新的创新时代。具体而言，在Intel 3之后的下一个节点将被命名为Intel 20A，这一命名反映了向新时代的过渡，即工程师在原子水平上制造器件和材料的时代——半导体的埃米时代。

更新后的命名体系将创建一个清晰而有意义的框架，来帮助行业和客户对整个行业的制程节点演进有更准确的认知，进而做出更明智的决策。随着英特尔代工服务（IFS）的推出，让客户清晰了解情况比以往任何时候都显得更加重要。

注意事项与免责声明

所有产品和服务计划、路线图和性能数据都可能发生变化，恕不另行通知。

未来节点的性能以及功耗、密度等其他参数均为预测所得，本质上是不确定的，而其他行业节点则是根据公开信息得出或估算所得。

本说明书包含与英特尔未来计划和预期相关的前瞻性陈述，包括英特尔的制程技术路线图和时间表；创新节奏；未来技术和产品以及此类技术和产品的预期收益和可用性，包括 PowerVia和RibbonFET技术、未来制程节点以及其他技术和产品；EUV 和其他制造工具的未来使用；对供应商、合作伙伴和客户的期望；英特尔的战略；制造计划；以及与英特尔代工业务相关的计划和目标。此类陈述涉及诸多风险和不确定因素。诸如“预期”、“期望”、“打算”、“目标”、“计划”、“相信”、“寻求”、“估计”、“继续”、“可能”、“将”、“将会”、 “应该”、“可能”、“战略”、“进展”、“路径”、“加速”、“路径”、“走上正轨”、“路线图”、“流水线”、“节奏”和“交付”以及此类词语和类似表达的变体均可用于识别前瞻性陈述。提及或基于估计、预测、推测和不确定事件或假设的陈述也可识别前瞻性陈述。此类陈述基于管理层当前的预期，涉及许多风险和不确定因素，可能导致实际结果与这些前瞻性陈述中明示或暗示的结果存在重大差异。可能导致实际结果与公司预期大相径庭的重要因素包括，英特尔未能实现其战略和计划的预期收益；由于商业、经济或其他因素而导致的计划变更；竞争对手采取的行动，包括竞争对手技术路线图的变化；影响我们对技术或竞争技术的预测的变化；我们未来制造技术的开发或实施发生延迟，或未能实现此类技术的预期收益，包括预期的性能改进和其他因素；未来产品设计或推出方面的延迟或变化；客户需求和技术趋势的变化；我们对技术发展做出快速反应的能力；涉及制造工具和其他供应商的延迟、计划变更或其他干扰；以及英特尔向美国证券交易委员会 (SEC) 提交或提供的报告中列出的其他因素，包括英特尔有关 10-K 表和 10-Q 表的最新报告，可在英特尔投资者关系网站www.intc.com和 SEC网站www.sec.gov上获得。英特尔不承诺并明确表示没有义务更新本说明书中的任何陈述，无论是出于新信息、新趋势还是其他原因，除非法律要求披露。

英特尔不控制或审核第三方数据。您应参考其他资料以评估其准确性。

产品性能因使用、配置和其他因素而异。欲了解更多信息，请访问www.Intel.com/PerformanceIndex。

2021年7月27日 - 英特尔今天公布了公司有史以来最详细的制程技术路线图之一，展示了从现在到2025年乃至更远的未来，驱动新产品开发的突破性技术。推进前沿技术要依靠与生态伙伴的密切合作，包括先进晶圆厂设备的供应商，以及帮助将基础性创新从实验室研发投入量产制造的研究机构等。英特尔有幸与生态中的所有关键参与者都建立了长期而深入的合作关系。

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 伙伴之声
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“数十年来，应用材料（Applied Materials）与英特尔建立了深厚的合作关系，将晶体管和互连的创新付诸实践。随着英特尔在其最新的制程和封装路线图中继续突破技术的极限，我们期待着与英特尔紧密合作，加速未来的半导体制造。”

Gary Dickerson，应用材料公司总裁兼CEO
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“英特尔和ASML共同走在极紫外光刻（EUV）技术的前沿。随着英特尔不断拓展其全球工厂网络，我们随时准备提供能为未来创新做出贡献的最先进的EUV。我们对下一代高数值孔径EUV倍感兴奋，它将使芯片技术取得更大进步。”

Peter Wennink ，ASML公司 CEO兼总裁
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“IBM和英特尔在尖端的半导体逻辑和封装方面有着悠久的创新史。从人工智能到混合云再到下一代系统，两家知名公司的合作将继续推动技术的前沿进步。我们很高兴能与英特尔在关键研究方面进行合作，开发基础性技术，支持整个电子产业未来数年的发展。”

Mukesh Khare，IBM研究院混合云副总裁
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<a>“</a>IMEC携手合作伙伴，快速推进整个半导体生态的发展，共同应对越来越大的微缩挑战，推动摩尔定律超越‘ 1纳米’节点。在IMEC的合作伙伴中，英特尔是半导体创新的源头企业之一，在整个行业中享有特殊地位。作为我们先进微缩研究项目的战略伙伴，英特尔提供了独特而宝贵的知识，推动着整个生态的创新。”

Luc Van den hove ，IMEC总裁兼CEO
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“从研发到量产，泛林集团（Lam Research）和英特尔长期以来走在推动刻蚀和沉积技术的前沿。随着英特尔以令人振奋的新的制程和封装创新，将其路线图向未来推进，我们的合作对于将原子级技术引入制造以造福整个行业而言变得更加关键。”

Tim Archer，泛林集团总裁兼CEO
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“CEA-Leti作为全球半导体技术研发的领导者，多年来，我们与英特尔的紧密合作带来了一系列的创新技术，推动了行业的发展。最近，我们在先进3D封装方面进行了合作，这使得两家半导体领军者携手并进，推动了chiplet、互连技术以及新型键合和堆叠能力的发展，以实现下一代的高性能计算应用。”

Sebastien Dauvé，CEA-Leti CEO
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“在数十年合作的基础上，东电电子（TEL）与英特尔不断推进最先进的半导体制程设备和材料技术。很高兴看到英特尔投资于新一代的制程和封装创新，我们期待着共同推动半导体制造的前沿发展。”

Toshiki Kawai，东电电子公司总裁兼CEO
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关于英特尔

英特尔（NASDAQ: INTC）作为行业引领者，创造改变世界的科技，推动全球进步并让生活丰富多彩。在摩尔定律的启迪下，我们不断致力于推进半导体设计与制造，帮助我们的客户应对最重大的挑战。通过将智能融入云、网络、边缘和各种计算设备，我们释放数据潜能，助力商业和社会变得更美好。如需了解英特尔创新的更多信息，请访问英特尔中国新闻中心<a href="http://newsroom.intel.cn/">newsroom.intel.cn</a><sp… lang="EN-US"> 以及官方网站 <a href="http://www.intel.cn/">intel.cn</a>。

<a href="#_ftnref1">[1]</a> 基于内部估计；结果可能会有变化。

<a href="#_ftnref2">[2]</a> 英特尔的节点编号不代表晶体管或结构上任何实际的物理属性的尺寸。它们也无法精确确定性能、功率或面积的具体改进水平，从上一个节点编号到下一个节点编号的减少幅度不一定与一个或多个参数的改进水平成比例。过去，英特尔新的节点命名中的数字仅基于面积／密度的改进；现在，节点编号通常反映了对关键参数改进的整体评估，并且可能基于性能、功耗、面积或其他重要因素中的一个或多个参数的改进，而不一定仅仅基于面积/密度的改进。