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英特爾調整2025年製程和封裝技術藍圖──拋棄節點命名、採用兩大開創性技術

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科技產業資訊室 (iKnow) - Gloria & May 發表於 2021年7月28日

圖、英特爾技術路線圖
Source:Intel
 
英特爾於 2021 年 7 月 26 日公佈了至 2025 年的製程技術和封裝技術藍圖。除了公佈其近十多年來,首個全新電晶體架構 RibbonFET 和業界首個全新的背部供電設計 PowerVia 之外,英特爾還重點介紹了迅速採用下一代 EUV 技術的計畫,即高數值孔徑(High-NA)EUV。

為了擺脫英特爾製程技術落後台積電與三星的情況,其決定透過製程節點重新命名策略,反應未來半導體技術的不再單純以節點判斷的定律。過去英特爾是以閘極長度為準作為命名的方式,但隨著半導體製程技術的進步與分歧,其推出了全新的製程節點命名方式,未來將以『Intel 7』、『Intel 4』、『Intel 3』 以及『Intel 20A』等作為新製程節點的名稱,顛覆了以奈米為主的技術藍圖模式。

換句話說,英特爾的最新命名體系,是基於客戶看重的關鍵技術參數而提出的,包含:性能、功率和面積。這對於未來十年,半導體將走向超越1奈米節點帶來創新的命名方式。

英特爾描述了以下路線圖,其中包含新節點名稱和支持每個節點的創新: 
  • 基於 FinFET 電晶體優化,Intel 7 與Intel 10nm SuperFin 相比,每瓦性能提高了大約 10% 到 15%。Intel 7 將在 2021 年用於客戶端的 Alder Lake 和用於數據中心的 Sapphire Rapids 等產品中採用,預計將於 2022 年第一季度投入生產。也就是,英特爾10nm SuperFin 加強版正名成7nm,原本預計在2022年使用10nm SuperFin 加強版量產筆電、伺服器,正名為Intel 7nm,與台積電在2018年第2季量產時間差了4年。
  • Intel 4 完全採用 EUV 微影機技術,使用超短波長光列印令人難以置信的小型化特徵。憑藉每瓦性能約 20% 的提升以及面積的改進,Intel 4 將在 2022 年下半年投入生產,用於 2023 年出貨的產品,包括用於客戶端的 Meteor Lake 和用於數據中心的 Granite Rapids。也就是,7nm 正名成4nm,英特爾原預計2023年用7nm 量產筆電、伺服器,與台積電在明年(2022)第2季量產時間差了1年。
  • Intel 3 利用進一步的 FinFET 優化和增加的 EUV,與 Intel 4 相比,每瓦性能提高了約 18%,並進一步改進了面積。Intel 3 將準備在 2023 年下半年開始製造產品。也就是,英特爾首次宣布的 Intel 3nm 預計2023年下半年投片量產,也與台積電3nm於2022年下半年差了1年。
  • Intel 20A 憑藉 RibbonFET 和 PowerVia 兩項突破性技術開啟了埃時代。RibbonFET 是英特爾實施的環柵電晶體(gate-all-around transistor),將成為該公司自 2011 年率先推出 FinFET 以來的第一個新電晶體架構。該技術可提供更快的電晶體開關速度,同時在佔用更小的面積內實現與多個鰭片相同的驅動電流。PowerVia 是英特爾獨特的業界首創的背面供電實施方案,通過消除晶圓正面供電佈線的需要來優化信號傳輸。Intel 20A 預計將在 2024 年推出。也獲得與高通合作採用Intel 20A 技術。也就是,這20A與台積電2nm 投片量產時點不相上下。也就是,英特爾的目標是到2024年實現2奈米製程技術。目前三星電子和台積電正在生產5奈米產品,同時競爭於2022年量產3奈米。近期,台積電2奈米建廠環評通過,將建4座2奈米超級工廠,量產時間約落在2024年。
  • 2025 年及以後: 除了 Intel 20A,Intel 18A 已經在 2025 年初開發,對 RibbonFET 進行改進,並定義、構建和部署下一代高效NA EUV。英特爾正與 ASML 密切合作,以確保在半導體行業領先當前 EUV 。
從歷史來看,英特爾引領半導體產業從 90 奈米應變矽向 45 奈米高 K 金屬柵極過渡,並在 22 奈米時率先引入 FinFET。英特爾現今希望其憑藉 RibbonFET 和 PowerVia 兩大開創性技術,讓 Intel 20A 成為製程技術的另一個分水嶺。

除此之外,英特爾正與 ASML 密切合作,將致力於定義、建構和部署下一代高數值孔徑EUV(High-NA EUV)。預計英特爾可望率先獲得業界第一台的 High-NA EUV 光刻機,並計畫在2025年成為首家在生產中實際採用 High-NA EUV 的晶片製造商。

因此,除了高通將採用英特爾代工服務(IFS)之外,亞馬遜的 AWS 將成為首個使用 IFS 封裝解決方案的客戶。未來是否有更多客戶加入,將成為英特爾能否在晶圓代工領域勝負的關鍵。

根據英特爾規劃,其於 2023 年將交付 Foveros Omni 和 Foveros Direct 之外的其他先進封裝技術,將其在電子封裝過渡到整合矽光子學的光學封裝都成為領導者。並繼續與 Leti、IMEC 和 IBM 在內的產業夥伴密切合作,進一步發展製程和封裝技術。

從以上的種種動作,都表示著英特爾想要以重新定義以及在半導體技術的深度等方式來超越台積電與三星,進而重新回到半導體製造第一的寶座。(767字)


參考資料:
Intel Accelerates Process and Packaging Innovations. Intel, 2021/7/26.
Intel seeks to soar again on new process and packaging roadmap. Fierce Electronics, 2021/7/26
Intel has a new architecture roadmap and a plan to retake its chipmaking crown in 2025. The Verge, 2021/7/26


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