IEDM 2022 庆祝晶体管诞生 75 周年颁奖典礼结束后,英特尔执行副总裁兼技术开发总经理 Ann Kelleher 发表了主题演讲,标题是 庆祝晶体管问世 75 周年!展望下一代创新机会

我认为 Ann 的工作是整个半导体行业中最具挑战性的工作之一,她在演讲快结束时展示的一张幻灯片说明了这一点:

庆祝晶体管问世 75 周年!展望下一代创新机会

您可能知道英特尔迟迟未推出它过去称为 10nm 而现在称为 Intel 7 的产品。它现在处于大批量制造 (HVM) 阶段,并且正在推出 Alder Lake、Raptor Lake 和 Sapphire Rapids。

下一代工艺是Intel 4,以前叫7nm。它是“制造就绪”。我不太确定这到底是什么意思。它要么正在使用,要么将用于制造流星湖。正如我在帖子HOT CHIPS Day 2: AI...and More Hot Chiplets中所写,Meteor Lake 是一个 3D 异构集成设计:

它有一个 CPU 块、一个 GPU 块、一个 SoC 块、一个 I/O 扩展器块,以及在它们下面的一个基础块。Meteor Lake 已经在实验室启动。

我认为只有 CPU 和 GPU 块是在 Intel 4 中构建的。

Intel 3应该会在明年下半年准备就绪。

下一个工艺是Intel 20A(A代表Ångström),计划2024年上半年(用于Arrow Lake)。这是带状 FET(环栅)工艺。

那么 Intel 18A 意味着在 2024 年下半年准备就绪(可能是 Lunar Lake 的进程)。这一过程将提供给代工厂客户。如果届时 ASML 可以使它工作,该节点计划成为第一个使用 High-NA EUV 的节点(请参阅我的帖子什么是高 NA EUV?)。

这是三到四年内的五代过程(取决于你从哪里开始计算)。我不认为任何公司曾经试图做如此雄心勃勃的事情。当然,未来几年将证明英特尔能否成功做到这一点并“超越”竞争对手。其中一些可能只是命名。Intel 18A 可能是 Intel 20A 的光学缩小版,而不是真正的工艺节点。

安的主题演讲

庆祝晶体管问世 75 周年!展望下一代创新机会安以她的关键信息开场:

  • 摩尔定律关乎创新,对于满足计算需求至关重要。好吧,这有点像“母性与苹果派”。
  • 基于系统的技术协同优化 (STCO) 是创新的下一个重大发展。这是作为全新的东西呈现的,但事实证明我第一次提到 STCO 是在 2018 年 6 月,在我的 Imec路线图中。
  • 挑战和机遇很多,需要在整个生态系统中不断创新。这就是她在演讲中花费大量时间的内容。

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正如我上面所说,她的一个顶级观点是未来属于STCO。除其他外,这意味着使用小芯片(英特尔通常称之为“tiles”)和使用设计技术协同优化来优化设计过程接口(如背面配电或通过支柱)来实现系统。当然,整个系统的集成、封装的设计、制造都是有流程的。英特尔有两种 3D 封装技术,称为 Foveros 和 EMIB,它们有不同的风格。Foveros Direct 是一种直接的铜对铜组装方法。

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系统的 STCO 从应用程序和工作负载以及软件负载开始。这在高层次上推动了系统架构,基本上是如何将设计划分为小芯片。在小芯片中,有基础 IP(标准单元、内存),还有核心和加速器 IP(对于代工,英特尔支持 x86、Arm 和 RISC-V)。底部是 Ann 的领域:晶体管和互连,以及用于制造它们的半导体工艺。

Ann 演讲的中间部分是深入各个领域,并寻找未来的机会。一篇博客文章要涵盖的内容太多了,所以我只列出主题领域:

  • 人们
  • 晶体管
  • 互连
  • 材料
  • 可靠性
  • 记忆
  • 图案化
  • 软件
  • 分解
  • 制造业
  • 高级封装

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在介绍了流程路线图的状态(我用它来打开这篇文章)之后,Ann 总结了英特尔正在研究的研究领域:

  • 基于小芯片设计的密度和布局灵活性额外提高 10 倍。
  • 允许继续缩放的超薄材料(一旦 RibbonFET (GAA) 耗尽,就使用 2D 材料制作晶体管)。
  • 能源效率(硅基 GaN)和存储器(FeRAM 磁电设备)的新可能性。

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她的最后一张幻灯片是英特尔如何将自己视为“摩尔定律的管家”。当然,戈登摩尔是英特尔的创始人之一,也是 1979 年至 1987 年的首席执行官。英特尔的目标是到 2030 年实现 1 万亿个晶体管设计。