密度|英特尔公布突破摩尔定律新技术：3D 堆叠芯片互联密度提升十倍

IT之家 12 月 12 日消息，根据外媒 VideoCardz 报道，英特尔今日发表文章，公布了突破摩尔定律的三种新技术。这些技术的目标是在 2025 年之后，还能够使得芯片技术继续发展。
在在 2021 年 IEEE 国际电子设备会议上，英特尔公布了多芯片混合封装互联密度提高 10 倍、晶体管密度提升 30%-50%、新的电源和存储器技术以及量子计算芯片技术等等。
英特尔阐述了目前已经公布的一些创新技术，包括 Hi-K 金属栅极、FinFET 晶体管、RibbonFET 等。在路线图中，英特尔还展现了多种芯片工艺，其中包括 Intel 20A 制程，将逻辑门的体积进一步缩小，名为 Gate All Around。

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▲ 英特尔公布的三大技术突破

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以下具体内容：
1、英特尔新型 3D 堆叠、多芯片封装技术：Foveros Direct这项技术应用于多种芯片混合封装的场景，可以将不同功能、不同制程的芯片以相邻或者层叠的方式结合在一起。Foveros Direct 技术使得上下芯片之间的连接点密度提升了 10 倍，每个连接点的间距小于 10 微米。

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这项技术支持将 CPU、GPU、IO 芯片紧密结合在一起，同时还兼容来自在不同厂商的芯片混合进行封装。

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官方表示，该方案有较高的灵活性，支持客户依据不同的需求灵活定制芯片组合。此外，英特尔呼吁业界制定统一的标准，便于不同芯片之间的互联。

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英特尔于 2021 年 7 月展现了 RibbonFET 新型晶体管架构，作为 FinFET 的替代。全新的封装方式可以将 NMOS 和 PMOS 堆叠在一起，紧密互联，从而在空间上提高芯片的晶体管密度。这种方式能在制程不便的情况下，将晶体管密度提升 30% 至 50%，延续摩尔定律。

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此外，英特尔还表示可以将二维材料引入芯片的制造中，可以使得连接距离更短，解决传统硅芯片的物理限制。这种二维材料为单层二硫化钼 MoS₂，应用于硅芯片连接层可以使得间距从 15nm 缩小至 5nm。

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2、更高效的电源技术和 DRAM 内存芯片技术目前英特尔已经首次实现在 300 毫米硅晶圆上，制造拥有 GaN 氮化镓开关的 CMOS 芯片。这项电源技术支持更高的电压，成品电源管理芯片可以更加精准快速地控制 CPU 的电压，有助于减少损耗，此外，这种芯片还能够减少主板上的供电元件。

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上图右侧展现的是英特尔研发的低延迟内存技术：FeRAM。这种芯片将铁元素引入芯片的制造，可以大大提高内存芯片的读写速度，在 2 纳秒内完成读写。同时，FeRAM 技术能够提高内存芯片的密度。
3、基于硅芯片的量子运算芯片，有望在将来取代 MOSFET 晶体管随着未来晶体管密度进一步提升，传统的硅芯片将走向物理极限。在 IEDM 2021 大会，英特尔展示了世界上第一个在室温下实现磁电自旋轨道（MESO）的逻辑器件。这代表了制造纳米尺度的量子运算晶体管成为可能。
英特尔和 IMEC 正在自旋电子材料研究方面取得进展，预计未来可以制造出能够量产的全功能器件。此外，英特尔还展示了与目前 CMOS 芯片兼容的 300mm 晶圆量子运算电路的制造，并确立了未来的研究方向。
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