IEDM 2022 慶祝晶體管誕生 75 周年頒獎典禮結束后，英特爾執行副總裁兼技術開發總經理 Ann Kelleher 發表了主題演講，標題是 慶祝晶體管問世 75 周年！展望下一代創新機會。

我認為 Ann 的工作是整個半導體行業中最具挑戰性的工作之一，她在演講快結束時展示的一張幻燈片說明了這一點：

您可能知道英特爾遲遲未推出它過去稱為 10nm 而現在稱為 Intel 7 的產品。它現在處于大批量制造 (HVM) 階段，并且正在推出 Alder Lake、Raptor Lake 和 Sapphire Rapids。

下一代工藝是Intel 4，以前叫7nm。它是“制造就緒”。我不太確定這到底是什么意思。它要么正在使用，要么將用于制造流星湖。正如我在帖子HOT CHIPS Day 2: AI...and More Hot Chiplets中所寫，Meteor Lake 是一個 3D 異構集成設計：

它有一個 CPU 塊、一個 GPU 塊、一個 SoC 塊、一個 I/O 擴展器塊，以及在它們下面的一個基礎塊。Meteor Lake 已經在實驗室啟動。

我認為只有 CPU 和 GPU 塊是在 Intel 4 中構建的。

Intel 3應該會在明年下半年準備就緒。

下一個工藝是Intel 20A（A代表Ångström），計劃2024年上半年（用于Arrow Lake）。這是帶狀 FET（環柵）工藝。

那么 Intel 18A 意味著在 2024 年下半年準備就緒（可能是 Lunar Lake 的進程）。這一過程將提供給代工廠客戶。如果屆時 ASML 可以使它工作，該節點計劃成為第一個使用 High-NA EUV 的節點（請參閱我的帖子什么是高 NA EUV？）。

這是三到四年內的五代過程（取決于你從哪里開始計算）。我不認為任何公司曾經試圖做如此雄心勃勃的事情。當然，未來幾年將證明英特爾能否成功做到這一點并“超越”競爭對手。其中一些可能只是命名。Intel 18A 可能是 Intel 20A 的光學縮小版，而不是真正的工藝節點。

安的主題演講

關鍵信息安以她的關鍵信息開場：

  • 摩爾定律關乎創新，對于滿足計算需求至關重要。好吧，這有點像“母性與蘋果派”。
  • 基于系統的技術協同優化 (STCO) 是創新的下一個重大發展。這是作為全新的東西呈現的，但事實證明我第一次提到 STCO 是在 2018 年 6 月，在我的 Imec路線圖中。
  • 挑戰和機遇很多，需要在整個生態系統中不斷創新。這就是她在演講中花費大量時間的內容。

未來是stco

正如我上面所說，她的一個頂級觀點是未來屬于STCO。除其他外，這意味著使用小芯片（英特爾通常稱之為“tiles”）和使用設計技術協同優化來優化設計過程接口（如背面配電或通過支柱）來實現系統。當然，整個系統的集成、封裝的設計、制造都是有流程的。英特爾有兩種 3D 封裝技術，稱為 Foveros 和 EMIB，它們有不同的風格。Foveros Direct 是一種直接的銅對銅組裝方法。

stco水平

系統的 STCO 從應用程序和工作負載以及軟件負載開始。這在高層次上推動了系統架構，基本上是如何將設計劃分為小芯片。在小芯片中，有基礎 IP（標準單元、內存），還有核心和加速器 IP（對于代工，英特爾支持 x86、Arm 和 RISC-V）。底部是 Ann 的領域：晶體管和互連，以及用于制造它們的半導體工藝。

Ann 演講的中間部分是深入各個領域，并尋找未來的機會。一篇博客文章要涵蓋的內容太多了，所以我只列出主題領域：

  • 人們
  • 晶體管
  • 互連
  • 材料
  • 可靠性
  • 記憶
  • 圖案化
  • 軟件
  • 分解
  • 制造業
  • 高級封裝

在介紹了流程路線圖的狀態（我用它來打開這篇文章）之后，Ann 總結了英特爾正在研究的研究領域：

  • 基于小芯片設計的密度和布局靈活性額外提高 10 倍。
  • 允許繼續縮放的超薄材料（一旦 RibbonFET (GAA) 耗盡，就使用 2D 材料制作晶體管）。
  • 能源效率（硅基 GaN）和存儲器（FeRAM 磁電設備）的新可能性。

摩爾定律到一萬億個晶體管

她的最后一張幻燈片是英特爾如何將自己視為“摩爾定律的管家”。當然，戈登摩爾是英特爾的創始人之一，也是 1979 年至 1987 年的首席執行官。英特爾的目標是到 2030 年實現 1 萬億個晶體管設計。