英特爾4奈米 同功耗效能增20%

英特爾近期於美國檀香山舉行的年度VLSI國際研討會公布4奈米Intel 4製程的技術細節。相較於7奈米Intel 7製程,Intel 4於相同功耗提升20%以上的效能,同時達成二項關鍵目標,一是滿足包括Meteor Lake等開發中產品的需求,二是推進先進技術和製程模組。英特爾預期先進製程持續推進,2025年將重回製程領先地位。

英特爾表示,Intel 4於鰭片間距、接點間距、低層金屬間距等關鍵尺寸,持續朝向微縮的方向前行,並同時導入設計技術偕同最佳化,縮小單一元件的尺寸。透過鰭式場效電晶體(FinFET)材料與結構上的改良提升效能,Intel 4鰭片數量從Intel 7高效能元件庫的四片降低至三片,能夠大幅增加邏輯元件密度,並縮減路徑延遲和降低功耗。

英特爾說明,Intel 7已導入自對準四重成像技術(Self-Aligned Quad Patterning,SAQP)和主動元件閘極上接點(Contact Over Active Gate,COAG)技術來提升邏輯密度。前者透過單次微影和二次沉積、蝕刻步驟,將晶圓上的微影圖案縮小四倍,且沒有多次微影層疊對準的問題。

後者則是將閘極接點直接設在閘極上方,而非傳統設在閘極的一側,進而提升元件密度。Intel 4更進一步加入網格布線方案(gridded layout scheme),簡單化並規律化電路布線,提升效能同時並改善生產良率。

隨著製程微縮,電晶體上方的金屬導線、接點也隨之縮小,導線的電阻和線路直徑呈現反比,如何維持導線效能抑是需要克服的壁壘。

Intel 4採用新的金屬配方稱之為強化銅(Enhanced Cu),使用銅做為導線、接點的主體,取代Intel 7所使用的鈷,外層再使用鈷、鉭包覆。此配方兼具銅的低電阻特性,並降低自由電子移動時撞擊原子使其移位,進而讓電路失效的電遷移(electromigration)現象,為3奈米Intel 3製程和未來更先進製程打下基礎。

在極紫外光(EUV)微影技術部份,英特爾不僅在現有解決方案中的最關鍵層使用EUV,而且在Intel 4的較高互連層中使用EUV,以大幅度減少光罩數量和製程步驟。

其降低製程的複雜性,亦同步替未來製程節點建立技術領先地位及設備產能,英特爾將在這些製程更廣泛地使用EUV,更將導入全球第一款量產型高數值孔徑(High-NA)EUV系統。