英特爾官方揭秘:為什麼7nm被命名為Intel 4?
吳優 / 李帥飛 / 何渝婷編譯
2021-09-02 10:00

(取自Intel臉書粉專)

今年7月,英特爾公布了最新的半導體製程和先進封裝路線圖:預計四年內完成5個工藝節點的推進,在高NA EUV、3D-IC、小晶片、混合鍵合方面都提出新的戰略目標,再一次向世界展示了英特爾的創新力。

近日,在接受國外半導體媒體Semiconductor Engineering採訪時,英特爾高級副總裁兼技術開發部總經理Ann Kelleher,圍繞英特爾最新的路線圖展開了進一步討論,回答了很多戰略細節。

新路線制訂耗費6個月,當下是節點重命名的最佳時機

在英特爾最新公布的路線圖中,最引人注目的是工藝節點的命名更新,不再採用10nm、7nm的命名規則,而是稱之為Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 18A和Intel 20A。

事實上,改變命名方式是為了消除外界對英特爾乃至整個晶片產業的誤解。Kelleher表示,整個產業在節點命名方面已經不再一致,如果仔細查閱相關論文,就能夠找到為什麼「英特爾 10nm相當於台積電 7nm」的最佳答案。

「因此我們不得不考慮怎樣做才能更容易讓客戶理解並權衡。現在,當客戶再次看到我們的工藝節點名稱時,能更好地做出決策。」

今年3月,英特爾對外公布了IDM2.0的願景,並在過去6個月的時間裡花費了大量精力制定了詳細的路線圖。

「路線圖闡明了我們將如何恢復性能上的領先地位。鑒於我們正在向IDM2.0,因此現在是重命名的最佳時刻。」Kelleher同時表示,目前公司將精力集中在轉型升級上,解釋節點名稱並不是重點。

對於最終能否恢復性能上的領先地位,Kelleher信心滿滿。

Kelleher稱,首先英特爾已經確定了項目路線,正投入大量的資金和研究;其次英特爾的技術開發部門擁有世界一流的工程師,正在轉向產業標準提供設計支持。

去年年底,英特爾宣布7nm(現在的Intel 4)技術延遲讓業界大失所望,現如今7nm又有了新進展。

「那時我們在整體工藝開發和缺陷密度方面重新設定了里程碑,同時開始研究並簡化製造流程。我們在流程中增加了對EUV的使用,就能從原始版本切換到今年的新版本。」Kelleher說道。

在英特爾工藝路線圖中,計劃今年年底發布Intel 7,2022年投入生產 Intel 4並於2023年發布基於Intel 4相關產品;Intel 3將於2023年下半年推出,Intel 20A將在2024年緊隨其後,再下一步便是Intel 18A。

「我們從一個節點到下一個節點,每瓦性能增益比其他任何節點都要好,一定程度上能夠彌補外部競爭基準上的時間差距。但是,如果想要追趕並繼續前行,則需要加快腳步。憑藉這一可靠的路線圖,我們能夠實現這一目標。」

保持EUV競爭優勢,三年前已決定入股高數值孔徑EUV曝光機

在英特爾公布的邏輯路線圖中,伴隨製程路線同時出現的,是2024年英特爾將要推出全新晶體架構Ribbon FET。

「Ribbon FET是業內對Gate-all-around的另一種命名,也有人稱之為Nanosheet或Nanoribbon,它是繼FinFET的下一代電晶體架構。我們在 Intel 3之前一直使用FinFET,並將繼續改進該工藝。等實現Intel 20A 時,我們將在與產業其他產品大致相同的等效節點上使用 RibbonFET。」Kelleher如此說道。

同為IDM,與三星計劃在3nm工藝中引入Gate-all-around技術相比,英特爾引入Gate-all-around技術更晚。對此,Kelleher解釋道:「基於內在優化,我們知道我們可以在FinEFT路線圖上做出額外的改進,那麼為什麼不在過渡到新架構之前獲得這些收益呢?我們可以從現有的FinFET中得到更多,然後才進入過渡階段。」

由於電晶體架構的升級,晶片製造過程中面臨涉及EUV等工藝以及供電難題,英特爾如何解決這些問題? Kelleher在此次採訪中給出了答案。

「近些年,EUV逐漸成熟,在晶片製造中應用更加廣泛,幾何圖形圖案化變得更加容易。EUV發展初期,最關鍵的問題是能否實現多層圖案化,如今在這一方面取得進步,成為實現Gate-all-around的關鍵推動因素。」

「除了以上問題之外,還必須根據建構功能區本身以及想要達到的高度考慮堆疊高度,還必須考慮如何處理基板以及同基板的隔離,這些都是需要解決的問題,我們有辦法應對挑戰,減少缺陷,並在一定時間內完成交貨。」

Kelleher還表示,英特爾在製造Intel 20A時,依然可以使用台積電0.33數值孔徑的曝光機完成曝光,2025年以後才會使用同ASML合作開發的高數值孔徑EUV(High-NA EUV)。

「此外,我們還將混合使用EUV、高數值孔徑EUV以及其他浸入式和乾式曝光機。」

事實上,英特爾對高數值孔徑EUV的關注在三年前已初現端倪,同ASML探討下一代EUV曝光機並決定進行秘密投資。

「高數值孔徑EUV能夠圖案化更小的幾何形狀和更小的間距,還可以延長雙圖案EUV,我們已經簽約了第一批設備,沒有在10nm,即Intel 7上使用EUV,但將在Intel 4製造過程中使用EUV曝光機,我們希望在向前發展的過程中,能夠保持EUV的領先優勢。」

在電源方面,英特爾則是採用一項創新技術PowerVia 。這項供電技術能夠從晶圓背面提供電力,為晶圓正面騰出更對空間,不會對功率造成影響。

改變合作方式,提供「點菜」服務

獲得客戶信任是英特爾向IDM2.0升級的重要一步,因此英特爾將如何處理同其他企業的關係也備受關注。此次對話中,Kelleher表示,英特爾改變了與設備供應商、材料供應商和EDA供應商的合作方式。

「設備供應商已經取得很多被產業檢驗的成功經驗,因此我們不需要再在設備上做創新,有可能的情況下,我們要從生態系統中汲取最好的經驗,以便於我們能夠集中資源在我們擅長且領先的領域做出創新。」

「此外,我們在風險評估方面做了很多工作,通過風險評估,我們可以決定需要制訂哪些類型的應急計劃以及為計劃準備的時間。」

而在將為客戶提供服務的方式上,Kelleher表示,英特爾正試圖在給定的時間為客戶提供盡可能好的產品。「我們更像是一個可以點菜的菜單而不是固定的菜單,我們的設計、製造封裝團隊就如何在未來做出最好的產品進行了大量積極的討論,發現實現之一目標的方法有很多,供應鏈本身也變得更加複雜。接下來我們將根據特定產品及其特定功能,討論如何使用最佳的製造工藝和供應鏈實現這一目標。」

本文為雷鋒網授權刊登,原文標題為「英特爾官方揭秘:為什麼 7nm 被命名為 Intel 4?