Intel 再宣布製程創新策略與新命名, 2024 年邁入埃米世代首發 20A 製程獲高通採用

2021.07.27 11:37AM

Intel 在今日以 Intel accelerated 再度公布 IDM 2.0 的重大政策,呼應當前新一代製程技術的革新,以新命名方式取代傳統以閘極長度命名的方式,預計在 4 年時間預計推出 5 項新製程,而 Intel 3 製程將為 FinFET 末代產品, 2024 年的 20A 製程宣告半導體製程將進入全新埃米世代,並宣告高通將選擇 Intel 革命性的 20A 製程為其生產晶片;除了製程技術外, Intel 也將在 2023 年導入全新封裝技術 Foveros Omni 與 Foveros Direct ,實現更複雜的 3D 封裝,而亞馬遜 AWS 將成為第一個採用 IFS 封裝解決方案的客戶。

此次所宣布的新製程與封裝技術主要以位在美國俄勒岡州與亞利桑那州的工廠所開發,同時除了高通、 AWS 外也將吸引更多美國與歐洲生態夥伴參與; Intel 預計於 2021 年 10 月 27 日至 10 月 28 日於舊金山與線上舉辦的 Intel InnovatiON 大會公布更多資訊。

Intel 加速製程開發, 4 年將推 5 項新製程技術

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▲ Intel 將自 10nm Enhanced SuperFin 起採用全新命名方式

Intel 表示,當前以閘極長度的命名是延續半導體發展初期的技術方式,但隨著架構持續創新,相同製程亦能進一步提升性能,傳統命名模式難以反應製程實際的表現,故 Intel 將採用全新的命名方式取代當前,將自 10nm 製程開始改採新命名方式,當前的 10nm Enhanced SuperFin 製程將改為 Intel 7 、 7nm 製程改為 Intel 4 ,並預告 Intel 3 將是最末代 FinFET 技術的製程,預計在 2024 年量產的 20A 製程不僅會採用全新的 RibbonFET 技術,更是半導體製程邁入埃米世代的先驅技術, A 亦作為埃米的代稱,此外 Intel 也預告 2025 年將再導入下一世代的 18A 技術。

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▲ Intel 4 將用於生產消費級的 Metror Lake 與資料中心級的 Granite Rapids

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▲ Intel 3 將為最後一代 FinFET 技術製程

當前新一代的 Intel 7 製程產品預計先於 2021 年底推出消費級的 Alder Lake 、 2022 年第一季推出資料中心級的 Sapphire Rapids ;Intel 預估首款採用 EUV 微影 FinFET 的 Intel 4 將較 Intel 7 帶離約 20% 的每瓦效能, Intel 4 將率先使用於消費端的 Metro Lake 與資料中心的 Granite Rapid 兩項產品,預計 2022 年末量產、 2023 年開始出貨;預計 2023 年下半年開始量產的 Intel 3 則將較 Intel 4 提高 18% 每瓦效能,然而也是 Intel 最後一代使用 FinFET 的製程。

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▲自 Intel 20A 起將採用 RibbonFET 取代行之有年的 FinFET

Intel 20A 象徵 Intel 在半導體製程邁入下一步,除了跨入埃米層級以外,將以 PowerVia 與 RibbonFET 革命技術作為基礎, PowerVia 是業界首個實作背部供電的新技術,能夠減少傳統正面供電所需的迴路、使訊號佈線更易最佳化,此外可降低訊號衰竭與減少雜訊;至於 RibbonFET 則為 Intel 環繞式閘極電晶體實作成果,自 Intel 20A 起取代自 2011 年推出的 SuperFET 架構,能夠於更小的面積堆疊更多鰭片,並在相同的驅動電流達到更高的電晶體開關速度。

同時 Intel 亦為新世代製程重新定義、建立與導入次世代 EUV 工具,暫稱為高數值孔徑 EUV , Intel 目前與 ASML 積極合作,有望成為業界首家導入量產高數值孔徑 EUV 工具的晶圓製造商。

3D 封裝技術再升級,跨製程封裝 Foveros Omni 與無銲接封裝 Foveros Direct 開啟新局面

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▲ Intel 製程技術持續演進

除了製程以外,封裝技術亦為使半導體技術持續革新的重點, Intel 自 2017 年開始採用 2.5D 嵌入式橋接解決方案的技術,而 2022 年的 Sapphire Rapids 將為具備 EMIB 並首款量產出貨的資料中心產品, Sapphire Rapids 同時也會式業界首款 4 個方塊晶片封裝的晶片,實現如同以單一晶片設計的效能,而再 Sapphire Rapids 後,後繼的 EMIB 將自 55 微米凸點閘距降至 45 微米。

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▲ Metro Lake 將採用第二代 Foveros 封裝

而 Intel 首款 3D 堆疊封裝解決方案 Foveros 將以第二世代技術導入到消費級的 Metro Lake ,具備 36 微米凸點間距,並跨多種製程節點進行封裝,熱設計則可自 5W 到 125W 。

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▲ Foveros Omni 能將跨晶圓廠不同製程的晶片進行混合 3D 封裝

預計於 2023 年量產的兩項 3D 封裝技術 Foveros Omni 與 Foveros Direct 將帶來 3D 封裝技術全新的局面;  Foveros Omni 採用晶片與晶片連結與模組化設計,能允許多個頂層晶片塊與多個底層晶片塊進行封裝,同時能橫跨來自多個晶圓廠與製程節點的分拆晶片進行混合封裝,呼應 Intel IDM 2.0 彈性運用部分晶片外包給專業晶圓代工的混合生產模式。

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▲ Foveros Direct 將以銅對接取代銲接,使過往被視為需以單晶設計的架構能夠分離

至於同樣於 2023 年推出的 Foveros Direct 則視為 Foveros Omni 的補充技術,藉由一改傳統的焊接方式,使晶片與晶片透過直接銅對銅接合,不僅提升傳導效率,更使原本認為需要採用同一晶片設計的架構能因此採用分離設計,能為晶片設計帶來更高的彈性,同時能成低於 10 微米的凸點間距。

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▲ IDM 2.0 策略顯示 Intel 想結合部分外部代工與本身半導體技術實力持續創新

Intel 藉此次 Intel accelerated 大會宣布 IDM 2.0 策略的進一步資訊,可看出 Intel 在新執行長 Pat Gelsinger 的戰略之下,不僅將結合自身半導體能力與部分委外代工,同時在大動作加速製程研發的同時,亦於半導體封裝新技術結合內、外部生產晶圓的封裝能力,透過多種策略的結合使 Intel 本身得以茁壯,但又透過宣布開放晶圓代工,展現在新策略之下的產能餘裕與技術優勢。

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