En IEDM 2024, el equipo de investigación tecnológica de Intel Foundry demostró avances pioneros en la industria en tecnologías de transistores y empaquetado que ayudan a satisfacer las demandas futuras de IA.
Novedades: Hoy, en la reunión internacional de dispositivos electrónicos IEEE (IEDM) 2024, Intel Foundry presentó nuevos avances que ayudarán a impulsar la industria de semiconductores hacia la próxima década y más allá. Intel Foundry mostró nuevos avances en materiales que ayudan a mejorar las interconexiones dentro de un chip, lo que da como resultado una capacitancia de hasta el 25 % 1 mediante el uso de rutenio sustractivo. Intel Foundry también fue el primero en informar una mejora de rendimiento de 100x 2 utilizando una solución de integración heterogénea para empaquetado avanzado que permite un ensamblaje de chip a chip ultrarrápido. Y para impulsar aún más el escalamiento de gate-all-around (GAA), Intel Foundry demostró su trabajo con CMOS RibbonFET de silicio y con módulo de óxido de compuerta para FET 2D escalados para un mejor rendimiento del dispositivo.
“Intel Foundry continúa ayudando a definir y dar forma a la hoja de ruta de la industria de semiconductores. Nuestros últimos avances subrayan el compromiso de la empresa de ofrecer tecnología de vanguardia desarrollada en los EE. UU., lo que nos posiciona bien para ayudar a equilibrar la cadena de suministro global y restablecer el liderazgo tecnológico y de fabricación nacional con el apoyo de la Ley CHIPS de EE. UU.”.–Sanjay Natarajan, vicepresidente sénior de Intel y director general de Intel Foundry Technology Research
Por qué es importante: A medida que la industria se encamina hacia la implementación de 1 billón de transistores en un chip para 2030, los avances en el escalamiento de transistores e interconexiones (multiplicados por las futuras capacidades de empaquetado avanzado) son fundamentales para satisfacer el apetito infinito de aplicaciones informáticas más rentables, de alto rendimiento y energéticamente eficientes, como la IA.
La industria también requerirá apoyo adicional en forma de nuevos materiales para aumentar la entrega de energía posterior PowerVia de Intel Foundry para aliviar la superposición de interconexiones y para un escalamiento continuo, lo cual es vital para la continuación de la Ley de Moore e impulsar el semiconductor hacia nuevas eras para la IA.
Cómo lo estamos haciendo: Intel Foundry ha identificado varios caminos que resuelven las limitaciones anticipadas de los transistores de cobre en el escalamiento de interconexión para futuros nodos, mejoran las técnicas de ensamblaje existentes y continúan definiendo y dando forma a la hoja de ruta de los transistores para el escalamiento de compuertas completas y más allá:
- Rutenio sustractivo (Ru): Para ayudar a mejorar el rendimiento y las interconexiones dentro de los chips, Intel Foundry presentó el rutenio sustractivo, un nuevo material de metalización alternativo clave que utiliza resistividad de película delgada junto con espacios de aire para ofrecer un avance significativo en la escalabilidad de interconexiones. El equipo fue el primero en demostrar, en vehículos de prueba de I+D, un proceso integrado de Ru sustractivo práctico, rentable y compatible con la fabricación en gran volumen con espacios de aire que no requiere costosas zonas de exclusión de espacios de aire litográficos alrededor de las vías, o flujos de vías autoalineados que requieren grabados selectivos. La implementación de espacios de aire con Ru sustractivo proporcionó hasta un 25% de reducción de capacitancia de línea a línea en pasos menores o iguales a 25 nanómetros (nm), lo que ilustra los beneficios del Ru sustractivo como un esquema de metalización para reemplazar el damasquinado de cobre en capas de paso estrecho. Esta solución podría verse en los futuros nodos de Intel Foundry.
- Transferencia de capa selectiva (SLT): para permitir un rendimiento hasta 100 veces mayor para el ensamblaje ultrarrápido de chip a chip en un encapsulado avanzado, Intel Foundry es el primero en demostrar la Transferencia de capa selectiva (SLT), una solución de integración heterogénea que permite chiplets ultradelgados con mucha mejor flexibilidad para permitir tamaños de matriz más pequeños y relaciones de aspecto más altas en comparación con la unión tradicional de chip a oblea. Esto permite una mayor densidad funcional y conduce a una solución más flexible y rentable para la unión híbrida o por fusión de chiplets específicos de una oblea a otra. Esta solución ofrece una arquitectura más eficiente y flexible para aplicaciones de IA.
- CMOS RibbonFET de silicio : para llevar al límite el escalamiento de silicio RibbonFET en todas sus compuertas, Intel Foundry presentó transistores CMOS (semiconductores complementarios de óxido metálico) RibbonFET de silicio con una longitud de compuerta de 6 nm con efectos de canal corto líderes en la industria y rendimiento con una longitud de compuerta y un espesor de canal agresivamente escalados. Este avance allana el camino para el escalamiento continuo de la longitud de compuerta, uno de los pilares fundamentales de la Ley de Moore.
- Óxido de compuerta para transistores de efecto de campo GAA 2D escalados: para acelerar aún más la innovación en todo lo relacionado con la compuerta más allá de CFET, Intel Foundry exhibió su trabajo en la fabricación de transistores NMOS y PMOS GAA 2D con una longitud de compuerta escalada hasta 30 nm, con un enfoque específico en el desarrollo de módulos de óxido de compuerta (GOx). La investigación informa sobre la investigación de la industria de semiconductores de dicalcogenuro de metal de transición (TMD) bidimensionales (2D), que pueden ser un futuro reemplazo para el silicio en procesos avanzados de transistores.
Además, Intel Foundry siguió avanzando en la investigación con la primera tecnología de nitruro de galio (GaN) de 300 milímetros (mm) de la industria, una tecnología emergente para la electrónica de potencia y radiofrecuencia (RF) que puede ofrecer un mayor rendimiento y soportar voltajes y temperaturas más altos que el silicio. Se trata de los primeros MOSHEMT de GaN (transistores de alta movilidad de electrones de semiconductores de óxido metálico) en modo de mejora a escala de alto rendimiento de la industria, fabricados sobre un sustrato de GaN sobre TRSOI (silicio sobre aislante rico en trampas) de 300 mm. Los sustratos de ingeniería avanzada como GaN sobre TRSOI pueden lograr un mejor rendimiento en aplicaciones como RF y electrónica de potencia al reducir la pérdida de señal y lograr una mejor linealidad de la señal, lo que permite esquemas de integración avanzados que pueden realizarse mediante el procesamiento del sustrato posterior.
Más información sobre IEDM 2024: En la conferencia, Intel Foundry también presentó su visión sobre el futuro del encapsulado avanzado y el escalado de transistores para satisfacer las demandas de todas las aplicaciones, incluida la IA. Se identificaron tres ejes clave para la innovación que ayudarán a impulsar la próxima década hacia una IA más eficiente en el uso de la energía.
- Integración de memoria avanzada para eliminar cuellos de botella de capacidad, ancho de banda y latencia.
- Enlace híbrido para optimizar el ancho de banda de interconexión.
- Ampliación del sistema modular con soluciones de conectividad correspondientes.
Intel Foundry también hizo un llamado a la acción para desarrollar innovaciones críticas y revolucionarias para el continuo escalamiento de los transistores en la era de los billones de transistores. Intel Foundry explicó cómo el desarrollo de un transistor capaz de operar a voltajes ultrabajos (menos de 300 milivoltios) ayudará a abordar los crecientes cuellos de botella térmicos y dará como resultado mejoras espectaculares en el consumo de energía y la disipación térmica.
Para obtener más información sobre los documentos técnicos de Intel Foundry presentados en el IEDM de este año, visite el sitio web del IEDM .
La letra pequeña:
1 Documento técnico: Interconexiones sustractivas de rutenio con entrehierro (Autores: Ananya Dutta; Askhit Peer; Christopher Jezewski)
2 Documento técnico: Transferencia selectiva de capas: la primera tecnología de integración heterogénea de la industria que permite un ensamblaje ultrarrápido y un espesor de chiplet inferior a 1 um para aplicaciones informáticas e inteligencia artificial de próxima generación (Autores: Adel Elsherbini; Tushar Talukdar; Thomas Sounart)
3 Documento técnico: Interconexiones sustractivas de rutenio con entrehierro (Autores: Ananya Dutta; Askhit Peer; Christopher Jezewski)
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