在最新一届的IEEE国际电子器件会议IEDM 2024上,Intel代工技术部门公布了一系列半导体领域的突破性进展,涵盖新材料应用、异构封装技术、全环绕栅极(GAA)晶体管创新等多个方面。这些技术突破标志着Intel在推进其四年五个工艺节点计划方面取得了显著进展,旨在到2030年实现单个芯片上封装1万亿个晶体管的目标。
其中一项引人注目的技术突破是减成法钌互连技术。该技术通过使用钌这种新型金属化材料,并结合薄膜电阻率和空气间隙的创新应用,成功实现了互连微缩的重大进步。这一技术的实施不仅具备量产的可行性和成本效益,还能在间距小于或等于25纳米时,通过空气间隙有效降低线间电容最高达25%,从而超越铜镶嵌工艺的优势。
Intel还展示了选择性层转移(SLT)技术,这是一种创新的异构集成解决方案,通过以更高的灵活性集成超薄芯粒,显著缩小了芯片尺寸并提高了纵横比。相较于传统的芯片到晶圆键合技术,SLT技术能将芯片封装中的吞吐量提升高达100倍,实现超快速的芯片间封装。结合混合键合或融合键合工艺,SLT技术能够封装来自不同晶圆的芯粒,进一步提高功能密度。
在晶体管技术方面,Intel代工展示了栅极长度为6纳米的硅基RibbonFET CMOS晶体管。这项技术不仅大幅缩短了栅极长度和减少了沟道厚度,还在抑制短沟道效应和提升性能方面达到了业界领先水平。这一创新为进一步缩短栅极长度奠定了坚实基础,是摩尔定律持续发展的重要基石之一。
Intel还在2D GAA晶体管的栅氧化层研究方面取得了新进展。为了加速GAA技术创新,Intel展示了在2D GAA NMOS和PMOS晶体管制造方面的研究成果。该技术通过研发栅氧化层模块,成功将晶体管的栅极长度缩小到了30纳米。同时,2D TMD(过渡金属二硫化物)研究也取得了显著突破,未来有望在先进晶体管工艺中替代硅。
在氮化镓(GaN)技术研究方面,Intel代工同样取得了重要进展。在300毫米GaN-on-TRSOI(富陷阱绝缘体上硅)衬底上,Intel成功制造了高性能微缩增强型GaN MOSHEMT(金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管)。这一技术能够减少信号损失,提高信号线性度,并采用基于衬底背部处理的先进集成方案。