英特爾展示 3D 堆疊 CMOS 晶體管技術(shù)：在 60nm 柵距下實(shí)現(xiàn) CFET

IT之家 12 月 10 日消息，由于當(dāng)下摩爾定律放緩，堆疊晶體管概念重獲關(guān)注，IMEC （比利時(shí)微電子研究中心）于 2018 年提出了堆疊互補(bǔ)晶體管的微縮版 CFET 技術(shù)（IT之家注：即垂直堆疊互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)晶體管技術(shù)，業(yè)界認(rèn)為 CFET 將取代全柵極 GAA 晶體管技術(shù)），英特爾和臺(tái)積電也都進(jìn)行了跟進(jìn)。

在今年的 IEEE 國際電子器件會(huì)議（IEDM 2023）上，英特爾展示了多項(xiàng)技術(shù)突破，并強(qiáng)調(diào)了摩爾定律的延續(xù)和演變。

首先，英特爾展示了其中 3D 堆疊 CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）晶體管方面取得的突破。

簡單來說，研究人員通過將 3D 堆疊 CMOS 晶體管與背面供電和背面接觸相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界首次在縮小至 60 nm 的柵極間距下的 CFET。

此外，該公司還報(bào)告了最近在背面供電技術(shù)方面的研發(fā)突破的擴(kuò)展路徑，如背面接觸（backside contacts），并且首次演示了在同一 300mm 晶圓上（相對(duì)于同一封裝而言）實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成硅晶體管和氮化鎵（GaN）晶體管。

英特爾這也是其面向未來節(jié)點(diǎn)的下一代晶體管擴(kuò)展的突破性技術(shù)進(jìn)展，從而再次延續(xù)了摩爾定律概念。

除了改善背面供電和采用新穎的二維通道材料外，英特爾還致力于實(shí)現(xiàn)到“2030 年將摩爾定律擴(kuò)展到單個(gè)封裝中包含一萬億個(gè)晶體管”的目標(biāo)。

最近，英特爾還宣布了其最新的工藝技術(shù)路線圖，強(qiáng)調(diào)了公司在持續(xù)擴(kuò)展方面的創(chuàng)新，包括 PowerVia 背面供電，以及用于先進(jìn)封裝的玻璃基板和 Foveros Direct 等方面，而這些技術(shù)預(yù)計(jì)將在本十年內(nèi)投入生產(chǎn)。

英特爾表示，這凸顯了該公司在全柵晶體管領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，并展示了該公司在 RibbonFET 之外的創(chuàng)新能力，從而使其進(jìn)一步領(lǐng)先于競爭對(duì)手。

英特爾高級(jí)副總裁兼組件研究部總經(jīng)理 Sanjay Natarajan 表示，“隨著我們進(jìn)入 Angstrom 時(shí)代以及確定四年五個(gè)節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)，持續(xù)創(chuàng)新已經(jīng)變得比以往任何時(shí)候都關(guān)鍵。在 IEDM 2023 上，英特爾展示了其在推動(dòng)摩爾定律的研究進(jìn)展方面所取得的進(jìn)展，強(qiáng)調(diào)了我們?yōu)橄乱淮苿?dòng)計(jì)算提供進(jìn)一步擴(kuò)展和高效供電的能力?！?/span>

英特爾認(rèn)為，他們已經(jīng)超越了“四年五個(gè)節(jié)點(diǎn)”的目標(biāo)，并確定了繼續(xù)使用背面供電技術(shù)進(jìn)行晶體管擴(kuò)展所需的關(guān)鍵研發(fā)領(lǐng)域：

英特爾 PowerVia 將在 2024 年具備生產(chǎn)條件，這是業(yè)界首次實(shí)現(xiàn)背面供電的案例。在 IEDM 2023 上，組件研究部門確定了中 PowerVia 之外延續(xù)和擴(kuò)展背面供電技術(shù)的途徑，以及實(shí)現(xiàn)這些途徑所需的關(guān)鍵工藝進(jìn)步。此外，這項(xiàng)工作還強(qiáng)調(diào)了使用背面接觸和其他新穎的垂直互連技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更高效的器件堆疊。

在 IEDM 2022 上，英特爾專注于性能增強(qiáng)和構(gòu)建可行的 300 毫米 GaN-on-silicon 晶圓路徑。今年，該公司正在推進(jìn)硅和 GaN 的工藝集成。英特爾現(xiàn)在已經(jīng)成功展示了一種名為“DrGaN”用于電源傳輸?shù)母咝阅艽笠?guī)模集成電路解決方案。英特爾研究人員率先證明該技術(shù)性能良好，并且有可能使電力傳輸解決方案能夠跟上未來計(jì)算的功率密度和效率需求。

過渡金屬二硫?qū)倩铮═MD）二維通道材料為縮小晶體管物理柵長度至 10nm 以下提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。在 IEDM 2023 上，英特爾將演示高遷移率 TMD 晶體管的原型，包括 CMOS 的關(guān)鍵組成部分 NMOS（n 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體）和 PMOS（p 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體）。英特爾還展示了世界上第一個(gè)全柵極環(huán)繞（GAA）二維 TMD PMOS 晶體管，以及世界上第一個(gè)在 300 毫米晶圓上制造的二維晶體管。