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英特尔(INTC.US)将在五年内量产纳米线晶体管?

2020年6月23日 09:30:19

本文来自 微信公众号“半导体行业观察”,编译自“anandtech”。

今年,在国际VLSI会议上,英特尔(INTC.US)的首席技术官Mike Mayberry作了一次全体演讲,今年的主题是“计算的未来”。在演讲中,Mike Mayberry讨论了许多新的制造技术,包括超越FinFET到Gate all around(以下简称GAA)结构,甚至2D纳米片结构。毫无疑问,他们最后的结果是最终完全放弃CMOS。Mayberry博士在演讲结束时的问答环节中表示,他希翼英特尔纳米线晶体管能够在五年内实现量产,这将为英特尔和其他企业打下非常独特的烙印。

英特尔在'22nm'以及其他行业竞争中者在'16nm'推出的鳍式晶体管是一种将驱动电流扩展到平面晶体管之外的方法,这是平面晶体管实现密度和高性能逻辑的关键指标。英特尔目前正在采用其多代FinFET设计,每一代都增加了鳍片的高度,以帮助提高关键指标。然而,与平面晶体管一样,这个技术在自然极限与制造极限之间的某个地方存在一个极限,为此需要晶体管设计中的另一个变化。在这种情况下,已经进行了十多年或更长时间研究或开发的Gate-All-Around设计是必要的。

GAA设计有许多不同的名称。GAA实现实质上看起来像是一个悬停的晶体管鳍,它可以很小(纳米线),也可以很宽(纳米片),当驱动电流指标时,多条堆叠的线或片会增加晶体管的有效宽度。对于大多数代工企业,GAA预计将与“ 3nm”节点相交,该节点应提供与英特尔“ 5nm节点”相似的密度。

这些GAA晶体管的主要优点之一是可以根据工作要求专门定制该晶体管。具有FinFET的典型晶体管可能需要6-7个离散鳍的单元高度。换而言之,驱动电流是鳍数的函数。采用GAA型设计,不仅实现了堆叠,而且还实现了片宽,这就使得驱动电流成为了一个连续的频谱,这应该可以在硅级上节省空间和节省功率。对于给定的鳍数,FinFET在工艺节点设计中只有一个功率/频率设计点,而GAA允许在晶体管设计中进行连续扩展。

SAMSUNG已经宣布打算在其“ 3nm”工艺节点的阶段将GAA晶体管交付其制造工艺。在2019年5月,该企业在其Foundry论坛中发布了一份资讯稿,指出PDK的第一个beta版本v0.1已准备好供其晶圆代工客户开始试验。当时,SAMSUNG预计其3GAE工艺的首次试运行将在2020年完成,风险试产在2020年末,批量生产在2021年末。

在详细的演讲中,Mayberry博士谈到了计算如何渗透到从设备到边缘再到数据中心的各个级别,以及对低延迟和高性能的需求是推动这一变化的关键因素的很多内容。随之而来的是许多设计选择和机会,但同时也带来了复杂性,成本和计算障碍。推动范式转变的要求之一是制造水平的变化,超越了FinFET技术,大家希翼领先的每个主要代工厂都开始引入GAA技术。Mayberry博士还先容了特定领域的架构,内存和电源管理,安全性,系统复杂性,

在将来的文章中,可能会有一些幻灯片以及一些问答环节,但是,Mayberry博士说的这个问题值得一提。

问:您能否给大家提供将纳米带/纳米线工艺技术引入大批量生产的时间表?

答:This is not a roadmap talk, so I'll be vague and say within in the next five years.

在陈述给定技术何时准备就绪时,很难不给出路线图和时间表的暗示,因此尽管Mayberry博士表示自己会含糊不清,但这确实有助于大家缩小英特尔的某些计划。

值得注意的是,这个问题和Mayberry博士都没有说这是英特尔实施的预期时间表,他本来可以更多地谈论英特尔的竞争对手。但是,在这些类型的讨论中,内部通常对竞争的讨论不那么重视,因此这就是为什么大家给人的印象是,与其他人相比,这更多地侧重于英特尔生产GAA的能力。

鉴于大家对英特尔时间表的了解,大家从英特尔获得了这张幻灯片,该幻灯片于2019年9月在SPIE会议上发表:

英特尔正在为2021年准备10 +++以及一个新的工艺节点(7纳米),鉴于英特尔与Aurora超级计算机已为Argonne签订了合同,这是事实,因为英特尔将拥有新的Ponte内部的Vecchio HPC加速器,部分构建在7nm上。该系统必须在2021年交付,否则至少英特尔必须在2021年达到该系统的多个最低里程碑,因此大家可能会在那个时候看到他们的第一个7nm技术。上面的幻灯片也显示EUV为7nm。

假设一切按计划进行,大家在 2022将看到7nm+版本,然后是2023的7nm ++版本工艺以及另一个新的工艺节点,据信为5nm。就密度而言,这有望成为台积电3nm的拐点,这可能表明这是GAA技术可能达到的水平。

除此之外,2024是5nm+,然后2025是5 ++和3nm。如果我是一个博彩业者,并且我预测英特尔在过去五年中的时间表可能会下滑6-12个月,但到2025年可能仍处于5nm / 5nm+时代。因此,正如Mayberry博士所说,要在5年内实现大批量生产,那就有可能在2023年至2024的5nm工艺带来GAA。

这是演示文稿的最后一张幻灯片,展示了英特尔在未来15年内的目标。Maytum博士说,Quantum远远超出了Intel正在做的任何其他事情的范围。但是,英特尔正在朝着深度学习,图分析和神经形态计算迈进。

(编辑:玉景)


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