Intel объявила новый план: переименовать техпроцессы и перегнать TSMC за четыре года

[Ippolitovich]

На прошедшем сегодня мероприятии Intel Accelerated компания Intel объявила о масштабном переименовании разрабатываемых техпроцессов, а также представила форсированный план по возвращению себе лидерства в сфере полупроводникового производства. Среди прочего в плане фигурируют производственные нормы с размерностью узлов, которые впервые в отрасли заданы в ангстремах, а не нанометрах.

 

Сделанный на мероприятии Intel Accelerated анонс включает в себя три составляющих. Во-первых, Intel заявила об отказе от традиционного числового определения производственных норм в нанометрах. Во-вторых, компания объявила о скором завершении нанометровой эры и наметила переход к полупроводниковым технологиям уровня ангстремов. В-третьих, Intel обозначила сроки, в которые она вернёт себе производственное лидерство  — к 2025 году. Наиболее значительный анонс касается перехода Intel на употребление новой номенклатуры собственных техпроцессов. Так, начиная с сегодняшнего дня, технология 10 нм Enhanced SuperFIN переименовывается в Intel 7, что фактически ставит третью итерацию 10-нм техпроцесса компании на одну ступень с 7-нм техпроцессом TSMC. Таким образом Intel хочет показать, что её 10-нм техпроцесс не уступает по параметрам той технологии, которая используется, например, для выпуска современных процессоров AMD Ryzen.

 

Переименование во многом сделано по маркетинговым причинам, но оно имеет под собой и технические основания. Традиционно то, что называется нормами техпроцесса, характеризовало длину затвора транзистора. Однако по мере усложнения полупроводниковых технологий, что зачастую было связано с изменением структуры самих транзисторов, производители стали оперировать понятием «эквивалентного разрешения затвора»  — величиной, которая не имеет связи ни с какой измеримой характеристикой. Именно поэтому Intel переходит к новой терминологии и заменяет абстрактные нанометры новой базовой характеристикой, которая будет напрямую связана с соотношением производительности и энергопотребления.

 

 

Производственные технологии Intel теперь будут получать названия Intel 7, Intel 4, Intel 3, и затем — Intel 20A. Как было сказано на мероприятии, каждый шаг будет происходить при улучшении ключевого параметра  — производительности на ватт. При этом каждый раз это всё равно будет сопряжено с геометрическим уменьшением норм, но компания перестанет указывать какое-либо количественное разрешение техпроцесса. Технология Intel 10 нм SuperFIN, используемая в настоящее время для производства процессоров Tiger Lake, сохранит своё устоявшееся название. Но все последующие техпроцессы будут называться иначе:

• Intel 7 (бывшая технология Intel 10 нм Enhanced SuperFIN)  — обеспечит увеличение производительности на ватт примерно на 10-15 % по сравнению с Intel 10nm SuperFin за счёт оптимизации структуры транзисторов FinFET. Технология будет применяться в производстве процессоров Alder Lake, которые выйдут в этом году, и серверных чипов Sapphire Rapids, которые начнут поставляться в первом квартале 2022 года.
• Intel 4 (бывшая Intel 7 нм)  — обеспечит улучшение производительности на ватт примерно на 20 % наряду с дальнейшим увеличением плотности транзисторов и внедрением EUV-литографии. Intel 4 дебютирует во второй половине 2022 года и будет применяться в клиентских процессорах Meteor Lake и серверных процессорах Granite Rapids, которые выйдут в 2023 году.
• Intel 3  — обеспечит прирост производительности на ватт примерно на 18 % по сравнению с Intel 4, используя дальнейшие оптимизации структуры FinFET и расширенное применение EUV-литографии. Готовность Intel 3 к массовому производству ожидается во второй половине 2023 года.
• Intel 20A  — станет первым техпроцессом Intel с размерностью транзисторов в ангстремах. Запуск Intel 20A ожидается в 2024 году.
• Intel 18A  — намечен на начало 2025 года. На этом этапе Intel собирается внедрить EUV-литографию с высокой числовой апертурой (High NA EUV), для чего компания сотрудничает с ASML.

 

 

Стоит отметить, что хотя в наименовании Intel 20A и Intel 18A сделана отсылка к ангстремам — десятым долям нанометров, в смысле размеров транзисторов это фактически не значит ничего конкретного. Важно другое: эти два техпроцесса будут значительно отличаться от предшествующих технологий тем, что в них начнут использоваться транзисторы RibbonFET с новой внутренней структурой — Gate All Around (GAA) — с каналами, полностью окружёнными затворами. Такие транзисторы обеспечивают более высокую скорость переключения при меньшей занимаемой площади благодаря структуре с несколькими наноканалами. Помимо RibbonFET в техпроцессах Intel 20A и Intel 18A будет применена технология PowerVia  — подведение питания с обратной стороны кремниевого кристалла, что должно упростить трассировку сигналов за счёт избавления от необходимости маршрутизации цепей питания на фронтальной стороне кремниевого кристалла.

 

Попутно Intel раскрыла планы в части совершенствования технологий многоуровневой компоновки микросхем. Представленная в 2017 году технология 2,5D-монтажа EMIB (Embedded Multi-die Interconnect Bridge), обеспечивающая соединение кристаллов в единое целое полупроводниковыми мостиками, найдёт новое применение в серверных процессорах Sapphire Rapids. Они будут собираться из нескольких кристаллов, но предложат уровень производительности, свойственный монолитным решениям. Технология же «многоэтажного» 3D-монтажа нескольких кристаллов Foveros станет ключевым элементом процессоров Meteor Lake.

 

 

После 2023 года обе компоновочные схемы будут совершенствоваться. В EMIB увеличится плотность контактов, что позволит реализовывать более сложные межчиповые соединения. Foveros же эволюционирует в Foveros Omni — технологию, которая позволит соединять кристаллы между собой сразу в нескольких слоях проводников. Параллельно обещана и другая технология, Foveros Direct, где межкристальные соединения будут осуществляться напрямую — на уровне «медь с медью», без промежуточных контактов с зазором не более 10 нм. Такая компоновка уменьшит сопротивления и увеличит производительность межчиповых соединений, а значит, фактически уничтожит грань между полупроводниковыми кристаллами в сплотке. Совместное применение Foveros Omni и Foveros Direct должно открыть путь к созданию практически монолитных кремниевых 3D-решений. Обе эти технологии должны стать доступны в 2023 году и смогут применяться с техпроцессом Intel 20A.

 

Представленный масштабный план обозначает желание Intel значительно интенсифицировать внедрение инноваций в области полупроводникового производства, догнать TSMC в 2024 году и вернуть себе лидерство в отрасли к 2025 году. «Мы уже работаем над 18А, но я не буду вдаваться в технические подробности, — сказал доктор Санджай Натараджан ( Sanjay Natarajan), старший вице-президент Intel и главный менеджер по разработке техпроцессов.  — Главное: мы считаем, что к 2025 году Intel займёт лидирующие позиции в области полупроводникового производства с технологией 18А». Очевидно, что во многом этот план полагается на внедрение High NA EUV-оборудования, способного обеспечивать лучшее разрешение литографии, чем сегодняшние EUV-сканеры. И Intel заявляет, что ей удастся получить от ASML необходимые агрегаты первой в отрасли.