洁净室技术论文
英特尔过去几年犯下的一些制造错误，给AMD等竞争对手带来了很大的优势。现在，AMD正处于一个雄心勃勃的五年计划中，以重获其芯片制造的魔力。
本周，在周一开始的2022年IEEE VLSI技术和电路研讨会上，英特尔详细解释了如何在不久的将来从制造角度制造更快、更便宜、更可靠的芯片。
细节围绕“英特尔4”展开，这是一个制造节点，以前称为芯片制造商的7纳米工艺。英特尔计划将这种节点用于明年进入市场的产品，包括用于PC的流星湖CPU和Granite Rapids服务器芯片的计算模块。
“英特尔4”是英特尔的过渡过程。它是第一个使用EUV(极紫外，即软X射线)光刻技术而不是深紫外浸没光刻技术的英特尔工艺节点。“英特尔4”的工艺所取得的进步，通过相对于“英特尔7”的工艺节点(原名10nm增强型超级鳍(10ESF))加倍可实现的晶体管密度，维持了摩尔定律。
英特尔此前承诺，“英特尔4”的每瓦性能比“英特尔7”提升20%。“英特尔4”之前被称为该公司的10nm增强型SuperFin节点，为Alder Lake客户端CPU和最近延迟的Sapphire Rapids服务器芯片提供动力。
在简报中，负责英特尔4开发的高管本·塞尔(Ben Sell)表示，该节点进展顺利，他的团队已经能够在同等功率的情况下将英特尔4的性能提高约265，438+0.5%。相反，“英特尔4”可以提供与“英特尔7”相同的频率水平，并降低40%的功耗。
这意味着像流星湖这样的未来芯片不仅会有更好的性能，这是我们一直希望用新芯片实现的，而且效率更高。提高效率可以对降低PC或服务器的功耗或延长笔记本电脑电池的使用寿命产生重大影响。
Sell的团队在提高“英特尔4”频率方面取得的一项进展是将金属绝缘体金属电容器的电容提高了2倍，这是自2014年推出Broadwell CPU的14nm工艺以来，英特尔一直用于芯片的构建模块。
根据Sell的说法，增加的电容导致更小的大电压摆幅，这反过来增加了CPU的可用电压，并允许它以更高的频率运行。
“我们在产品上看到的，一般来说，意味着你可以以更高的频率运行产品，”他说。
虽然提升性能对于新制造节点非常重要，但是降低成本，让芯片制造工艺更加可靠也很重要。在这些方面，塞尔表示，他的团队取得了不错的进步。
根据Sell的说法，与英特尔以前用于节点的浸入式工艺相比，EUV允许英特尔简化光刻工艺。在实践中，这意味着英特尔可以将硅片上蚀刻芯片设计所需的层数从五层减少到一层。
“现在，一切都可以打印在一个单一的层，给你一模一样的结构，”他说。
塞尔告诉我们，使用EUV还可以提高制造良率，这意味着当新的芯片投入生产时，缺陷晶圆的数量会减少。
EUV的另一个优势是，它将降低使用“英特尔4”的英特尔产品的芯片制造成本，尽管使用EUV的成本很高。Sell认为，这是因为EUV减少了制造芯片所需的步骤和工具。
“除了我们工厂的光刻工具之外，还有许多其他工具，一旦你将所有东西结合到一个步骤中，其中许多都是不必要的，”他说。
他认为，这种简化的流程可以让英特尔提高产能。
“这意味着你需要更少的清洁空间。因此，总的来说，要么你需要建造更少的晶圆厂，要么你可以从每个晶圆厂获得更多的产量，”塞尔说。
这些和其他工艺改进代表了英特尔在开发新节点时采用的更加模块化的方法。相对于芯片厂商开发节点所使用的更激进的方法，这是一个巨大的变化，这使得英特尔在过去几年里在10nm和7nm节点上遭受了重大的错误和延迟。
“我们现在做的主要事情是，我们正在采用一种更模块化的开发方法，这意味着你不必有一个巨大的步骤，但在这个过程中有一些更小的步骤和几个模块，你可以独立开发。这使得及时开发每个模块变得更加容易，而不必解决所有其他问题来理解这个模块的复杂性，”Sell说。
此外，英特尔还对基本电路引入了新的方法和改进，这将成为未来解决方案的重要组成部分。其中一项电路创新使用计算近存储器(CNM)技术来提高八核RISC-V处理器的性能，该技术将在研讨会的聚光灯演示中展出。英特尔开发的这些和未来的创新不仅将支持英特尔的产品组合，还旨在让英特尔新OEM业务英特尔OEM服务(IFS)的客户受益。
英特尔还将在300毫米硅平台上直接展示2D材料的MOCVD，包括在BEOL和FEOL应用领域使用的第一个P型WSe2。MoS2 nFET显示出随几何比例增加的可变性。