【TechWeb】12月14日消息，在不懈推進摩爾定律的過程中，英特爾公布了在封裝、晶體管和量子物理學方面的關鍵技術突破，這些突破對推進和加速計算進入下一個十年至關重要。在2021 IEEE 國際電子器件會議（IEDM）上，英特爾概述了其未來技術發展方向，即通過混合鍵合（hybrid bonding）將在封裝中的互連密度提升 10 倍以上，晶體管微縮面積提升 30% 至 50%，在全新的功率器件和內存技術上取得重大突破，基于物理學新概念所衍生的新技術，在未來可能會重新定義計算。
英特爾高級院士兼組件研究部門總經理 Robert Chau 表示：“在英特爾，為持續推進摩爾定律而進行的研究和創新從未止步。英特爾的組件研究團隊在 IEDM 2021 上分享了關鍵的研究突破，這些突破將帶來革命性的制程工藝和封裝技術，以滿足行業和社會對強大計算的無限需求。這是我們最優秀的科學家和工程師們不懈努力的結果，他們將繼續站在技術創新的最前沿，不斷延續摩爾定律。”
摩爾定律滿足了從大型計算機到移動電話等每一代技術的需求，并與計算創新同步前行。如今，隨著我們進入一個具有無窮數據和人工智能的計算新時代，這種演變仍在繼續。
持續創新是摩爾定律的基石，英特爾的組件研究團隊致力于在三個關鍵領域進行創新：第一，為提供更多晶體管的核心微縮技術；第二，在功率器件和內存增益領域提升硅基半導體性能；第三，探索物理學新概念，以重新定義計算。眾多突破摩爾定律昔日壁壘并出現在當前產品中的創新技術，都源自于組件研究團隊的研究工作，包括應變硅、高 K- 金屬柵極技術、FinFET 晶體管、RibbonFET，以及包括 EMIB 和 Foveros Direct 在內的封裝技術創新。
在 IEDM 2021 上披露的突破性進展表明，英特爾正通過對以下三個領域的探索，持續推進摩爾定律，并將其延續至 2025 年及更遠的未來。
一、為在未來的產品中提供更多的晶體管，英特爾正針對核心微縮技術進行重點研究：
· 英特爾的研究人員概述了混合鍵合互連中的設計、制程工藝和組裝難題的解決方案，期望能在封裝中將互連密度提升 10 倍以上。在今年 7 月的英特爾加速創新：制程工藝和封裝技術線上發布會中，英特爾宣布計劃推出 Foveros Direct，以實現 10 微米以下的凸點間距，使 3D 堆疊的互連密度提高一個數量級。為了使生態系統能從先進封裝中獲益，英特爾還呼吁建立新的行業標準和測試程序，讓混合鍵合芯粒（hybrid bonding chiplet）生態系統成為可能。
· 展望其 GAA RibbonFET（Gate-All-Around RibbonFET）技術，英特爾正引領著即將到來的后 FinFET 時代，通過堆疊多個（CMOS）晶體管，實現高達 30% 至 50% 的邏輯微縮提升，通過在每平方毫米上容納更多晶體管，以繼續推進摩爾定律的發展。
· 英特爾同時也在為摩爾定律進入埃米時代鋪平道路，其前瞻性的研究展示了英特爾是如何克服傳統硅通道限制，用僅有數個原子厚度的新型材料制造晶體管，從而實現在每個芯片上增加數百萬晶體管數量。在接下來的十年，實現更強大的計算。
二、英特爾為硅注入新功能：
· 通過在 300 毫米的晶圓上首次集成氮化鎵基（GaN-based）功率器件與硅基 CMOS，實現了更高效的電源技術。這為 CPU 提供低損耗、高速電能傳輸創造了條件，同時也減少了主板組件和空間。
· 另一項進展是利用新型鐵電體材料作為下一代嵌入式 DRAM 技術的可行方案。該項業界領先技術可提供更大內存資源和低時延讀寫能力，用于解決從游戲到人工智能等計算應用所面臨的日益復雜的問題。
三、英特爾正致力于大幅提升硅基半導體的量子計算性能，同時也在開發能在室溫下進行高效、低功耗計算的新型器件。未來，基于全新物理學概念衍生出的技術將逐步取代傳統的 MOSFET 晶體管：
· 在 IEDM 2021上，英特爾展示了全球首例常溫磁電自旋軌道（MESO）邏輯器件，這表明未來有可能基于納米尺度的磁體器件制造出新型晶體管。
· 英特爾和比利時微電子研究中心（IMEC）在自旋電子材料研究方面取得進展，使器件集成研究接近實現自旋電子器件的全面實用化。
· 英特爾還展示了完整的 300 毫米量子比特制程工藝流程。該量子計算工藝不僅可持續微縮，且與 CMOS 制造兼容，這確定了未來研究的方向。
