英特爾展示下一代晶體管微縮技術突破，將用于未來制程節(jié)點

在IEDM 2023上，英特爾展示了結合背面供電和直接背面觸點的3D堆疊CMOS晶體管，這些開創(chuàng)性的技術進展將繼續(xù)推進摩爾定律。

2023年12月9日，英特爾在IEDM 2023（2023 IEEE國際電子器件會議）上展示了多項技術突破，為其未來的制程路線圖提供了豐富的創(chuàng)新技術儲備，充分說明了摩爾定律仍在不斷演進。具體而言，英特爾研究人員在大會上展示了結合背面供電和直接背面觸點（direct backside contacts）的3D堆疊CMOS晶體管，分享了近期背面供電研發(fā)突破的擴展路徑（如背面觸點），并率先在同一塊300毫米晶圓上，而非封裝中，成功實現(xiàn)了硅晶體管與氮化鎵（GaN）晶體管的大規(guī)模單片3D集成。

英特爾公司高級副總裁兼組件研究總經(jīng)理Sanjay Natarajan表示：“我們正在進入制程技術的埃米時代，展望‘四年五個制程節(jié)點’計劃實現(xiàn)后的未來，持續(xù)創(chuàng)新比以往任何時候都更加重要。在IEDM 2023上，英特爾展示了繼續(xù)推進摩爾定律的研究進展，這顯示了我們有能力面向下一代移動計算需求，開發(fā)實現(xiàn)晶體管進一步微縮和高能效比供電的前沿技術?！?/p>

晶體管微縮和背面供電是滿足世界對更強大算力指數(shù)級增長需求的關鍵。一直以來，英特爾始終致力于滿足算力需求，表明其技術創(chuàng)新將繼續(xù)推動半導體行業(yè)發(fā)展，也仍然是摩爾定律的“基石”。英特爾組件研究團隊不斷拓展工程技術的邊界，包括晶體管堆疊，背面供電技術的提升（有助于晶體管的進一步微縮和性能提升），以及將不同材料制成的晶體管集成在同一晶圓上。

英特爾近期在制程技術路線圖上的諸多進展，包括PowerVia背面供電技術、用于先進封裝的玻璃基板和FoverosDirect，彰顯了英特爾正在通過技術創(chuàng)新不斷微縮晶體管。這些創(chuàng)新技術均源自英特爾組件研究團隊，預計將在2030年前投產(chǎn)。

在IEDM 2023上，英特爾組件研究團隊同樣展示了其在技術創(chuàng)新上的持續(xù)投入，以在實現(xiàn)性能提升的同時，在硅上集成更多晶體管。研究人員確定了所需的關鍵研發(fā)領域，旨在通過高效堆疊晶體管繼續(xù)實現(xiàn)微縮。結合背面供電和背面觸點，這些技術將意味著晶體管架構技術的重大進步。隨著背面供電技術的完善和新型2D通道材料的采用，英特爾正致力于繼續(xù)推進摩爾定律，在2030年前實現(xiàn)在單個封裝內(nèi)集成一萬億個晶體管。

英特爾實現(xiàn)了業(yè)界領先的、突破性的3D堆疊CMOS晶體管，結合了背面供電和背面觸點技術：

?英特爾在IEDM 2023上展示了業(yè)界領先的最新晶體管研究成果，能夠以微縮至60納米的柵極間距垂直地堆疊互補場效應晶體管（CFET）。該技術可通過晶體管堆疊提升面積效率（area efficiency）和性能優(yōu)勢，還結合了背面供電和直接背面觸點。該技術彰顯了英特爾在GAA（全環(huán)繞柵極）晶體管領域的領先地位，展示了英特爾在RibbonFET之外的創(chuàng)新能力，從而能夠領先競爭。

超越其“四年五個制程節(jié)點”計劃，以背面供電技術繼續(xù)微縮晶體管，英特爾確定了所需的關鍵研發(fā)領域：

?英特爾的PowerVia將于2024年生產(chǎn)準備就緒，率先實現(xiàn)背面供電。英特爾組件研究團隊在IEDM 2023上發(fā)表的研究明確了超越PowerVia，進一步拓展背面供電技術的路徑，及所需的關鍵工藝進展。此外，該研究還強調(diào)了對背面觸點和其它新型垂直互聯(lián)技術的采用，從而以較高的面積效率堆疊器件。

英特爾率先在同一塊300毫米晶圓上成功集成硅晶體管和氮化鎵晶體管，且性能良好：

?在IEDM 2022上，英特爾聚焦于性能提升，以及為實現(xiàn)300毫米硅基氮化鎵（GaN-on-silicon）晶圓開辟一條可行的路徑。今年，英特爾在硅和氮化鎵的工藝集成方面取得了進展，成功實現(xiàn)了一種高性能、大規(guī)模的集成電路供電解決方案，名為“DrGaN”。英特爾的研究人員率先在這一技術領域?qū)崿F(xiàn)了良好的性能，有望讓供電解決方案滿足未來計算對功率密度和能效的需求。

英特爾推進2D晶體管領域的研發(fā)工作，以使其在未來繼續(xù)按照摩爾定律的節(jié)奏微縮下去：

?過渡金屬二硫?qū)倩铮═MD, Transition metal dichalcogenide）2D通道材料讓晶體管物理柵極長度有機會微縮到10納米以下。在IEDM 2023上，英特爾將展示高遷移率（high-mobility）的過渡金屬二硫?qū)倩锞w管原型，用于NMOS（n型金屬氧化物半導體）和PMOS（p型金屬氧化物半導體）這兩大CMOS關鍵組件。此外，英特爾還將展示其率先實現(xiàn)的兩項技術：GAA2D過渡金屬二硫?qū)倩颬MOS晶體管和在300毫米晶圓上制造的2D PMOS晶體管。

審核編輯：湯梓紅