英特尔誓言2025年重返制程领先,下一代Intel 4性能提升20%以上

英特尔(Intel)近期于美国檀香山举行的年度VLSI国际研讨会中,公布下一代Intel 4制程的技术细节。

Intel表示,相较于Intel 7,Intel 4于相同功耗提升20%以上的性能,高性能组件库(library cell)的密度则是2倍,官方更誓言将用Meteor Lake处理器产品,推进先进技术和制程模块,带领公司于2025年重回制程领先地位。

Intel 4于鳍片间距、接点间距以及低层金属间距等关键尺寸(Critical Dimension),持续朝向微缩的方向前行,并同时导入设计技术协同优化,缩小单一组件的尺寸。通过FinFET材料与结构上的改良提升性能,Intel 4单一N型半导体或是P型半导体,其鳍片数量从Intel 7高性能组件库的4片降低至3片。

综合上述技术,使得Intel 4能够大幅增加逻辑组件密度,并缩减路径延迟和降低功耗。

Intel 7已导入自对准四重成像技术(Self-Aligned Quad Patterning、SAQP)和主动组件闸极上接点(Contact Over Active Gate、COAG)技术来提升逻辑密度。前者通过单次微影和两次沉积、蚀刻步骤,将芯片上的微影图案缩小4倍,且没有多次微影层叠对准的问题;后者则是将闸极接点直接设在闸极上方,而非传统设在闸极的一侧,进而提升组件密度。

Intel 4更进一步加入网格布线方案(gridded layout scheme),简单化并规律化电路布线,提升性能同时并改善生产良率。

随着制程微缩,晶体管上方的金属导线、接点也随之缩小;导线的电阻和线路直径呈现反比,该如何维持导线性能抑是需要克服的壁垒。

Intel 4采用新的金属配方称之为强化铜(Enhanced Cu),使用铜作为导线、接点的主体,取代Intel 7所使用的钴,外层再使用钴、钽包覆;此配方兼具铜的低电阻特性,并降低自由电子移动时撞击原子使其移位,进而让电路失效的电迁移(electromigration)现象,为Intel 3和未来的制程打下基础。

将光罩图案成像至芯片上的最重要改变,可能在于广泛的使用EUV来简化制程。英特尔在现有解决方案中的最关键层使用EUV,而且在Intel 4的较高互联层中使用EUV,大幅度减少光罩数量和制程步骤,未来Intel更将导入全球第一款量产型高数值孔径(High-NA)EUV系统。