力追台積電!英特爾公布4奈米技術細節 - 工程師
By Mason
at 2022-07-05T09:27
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力追台積電!英特爾公布4奈米技術細節 拚2025年製程領先
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記者高兆麟/綜合報導
近來國際晶圓代工龍頭三廠,台積電、英特爾、三星動作頻頻,在台積電在技術論壇大秀
2奈米製程和支援3奈米的FINFLEX技術後,三星也在上月底搶先宣布量產3奈米,而英特爾
則在今日宣布Intel 4製程技術採EUV,相較Intel 7,相同功耗提升20%以上的效能,英
特爾也指出,這項技術將帶領英特爾2025年重回製程領先地位。
英特爾近期於美國檀香山舉行的年度VLSI國際研討會,公布Intel 4製程的技術細節。相
較於Intel 7,Intel 4於相同功耗提升20%以上的效能,高效能元件庫(library cell)
的密度則是2倍,同時達成兩項關鍵目標:它滿足開發中產品的需求,包括PC客戶端的
Meteor Lake,並推進先進技術和製程模組,有望帶領英特爾2025年重回製程領先地位。
Intel 4於鰭片間距、接點間距以及低層金屬間距等關鍵尺寸(Critical Dimension),
持續朝向微縮的方向前行,並同時導入設計技術偕同最佳化,縮小單一元件的尺寸。透過
FinFET材料與結構上的改良提升效能,Intel 4單一N型半導體或是P型半導體,其鰭片數
量從Intel 7高效能元件庫的4片降低至3片。綜合上述技術,使得Intel 4能夠大幅增加邏
輯元件密度,並縮減路徑延遲和降低功耗。
Intel 7已導入自對準四重成像技術(Self-Aligned Quad Patterning、SAQP)和主動元
件閘極上接點(Contact Over Active Gate、COAG)技術來提升邏輯密度。前者透過單次
微影和兩次沉積、蝕刻步驟,將晶圓上的微影圖案縮小4倍,且沒有多次微影層疊對準的
問題;後者則是將閘極接點直接設在閘極上方,而非傳統設在閘極的一側,進而提升元件
密度。Intel 4更進一步加入網格布線方案(gridded layout scheme),簡單化並規律化
電路布線,提升效能同時並改善生產良率。
隨著製程微縮,電晶體上方的金屬導線、接點也隨之縮小;導線的電阻和線路直徑呈現反
比,該如何維持導線效能抑是需要克服的壁壘。Intel 4採用新的金屬配方稱之為強化銅
(Enhanced Cu),使用銅做為導線、接點的主體,取代Intel 7所使用的鈷,外層再使用
鈷、鉭包覆;此配方兼具銅的低電阻特性,並降低自由電子移動時撞擊原子使其移位,進
而讓電路失效的電遷移(electromigration)現象,為Intel 3和未來的製程打下基礎。
將光罩圖案成像至晶圓上的最重要改變,可能是在於廣泛的使用EUV來簡化製程。英特爾
不僅在現有良好解決方案中的最關鍵層使用EUV,而且在Intel 4的較高互連層中使用EUV
,以大幅度減少光罩數量和製程步驟。其降低製程的複雜性,亦同步替未來製程節點建立
技術領先地位及設備產能,英特爾將在這些製程更廣泛地使用EUV,更將導入全球第一款
量產型高數值孔徑(High-NA)EUV系統。
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