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英特爾揭示未來4年衝刺半導體製程封裝技術,可望加速處理器世代交替?

英特爾執行長Pat Gelsinger上任後,今年3月對外宣佈將啟動IDM 2.0(Integrated Device Manufacturing 2.0)的重大策略,準備大舉重振英特爾的晶圓代工事業(Intel Foundry Services,IFS),同時加速該公司在半導體技術的革新,試圖扭轉外界對其製程技術發展緩慢的劣勢。

本週英特爾在加速日的線上活動中,公佈最新製程技術發展藍圖,包括從今年開始採用新的節點命名方式,包括Intel 7(即先前的10nm Enhanced SuperFin)、Intel 4(先前的Intel 7nm)、Intel 3,為節點命名建立一致性的框架,該公司強調此舉讓其客户、產業對其製程節點有更精確的認知。

另外,2024年將從「奈米」(nanometer)進入「埃米」(angstrom)時代的Intel 20A,開始採用RibbonFET的英特爾環繞式閘極(Gate all aroud)電晶體,以及PowerVia的背部供電設計,強調能最佳化訊號傳輸。而在Intel 20A之後,將在2025年初問世的Intel 18A正在研發中,將採用改良的RibbonFET及下一代EUV微影技術。此外,英特爾宣佈IFS已獲得AWS、Qualcomm支持,將採用其製程及封裝技術。

英特爾採用新的節點命名架構,頗有扭轉長久以來外界對其製程落後晶圓代工業者的批評之意,例如英特爾仍採用10奈米,而晶圓代工業者台積電早已進入7奈米製程,去年第二季宣佈成功量產5奈米FinFET製程技術,並預告2022年準備量產4奈米製程技術,未來還將發展至3奈米。

根據英特爾説明,Intel 7雖仍為10奈米製程技術,但採用enhaced FinFET,每瓦效能比Intel 10nm SuperFin提高10到15%,至於Intel 4才是採用7奈米製程,每瓦效能較Intel 7提升20%。值得注意的是,此處每瓦效能提升係指製程技術的改進,並非最終處理器產品的效能。

對於英特爾新的節點命名要如何對應到台積電的製程技術?英特爾創新科技總經理謝承儒解釋,英特爾考慮新的節點命名方式,參考業界普遍使用的重要參數,例如以每瓦效能的表現決定是否進入新的節點,因此英特爾參考業界命名的參數標準,將原本的Intel 10nm enhanced SuperFIN改為Intel 7,以接近產業界的7奈米,以較簡單的方式簡化節點命名。

換言之,Intel 4、Intel 3、Intel 20A未來將對應到數字接近的其他業者製程。

可望帶動處理器產品更新?

英特爾大動作宣佈加速製程封裝技術,從2021年Intel 7到2024年的Intel 18A,甚至2025年之後的Intel 18A,未來4至5年內,英特爾製程技術將翻新5次,可能牽動英特爾旗下處理器產品發展。

回顧過去英特爾製程技術與產品發展,例如在45奈米製程時,採用Hi-K金屬閘極技術,以改善電晶體漏電流的問題,而在跨入32奈米製,進一步採用第二代Hi-K金屬閘極技術,應用在資料中心的Westmere產品。2014年英特爾公佈首批處理器開始採用14奈米製程生產,採用第二代三閘極(Tri-gate)FinFET電晶體。

而在本週英特爾公佈製程技術的同時,也明確指出Intel 7將在2021年用於用户端產品的Alder Lake,2022年用於量產資料中心產品Sapphire Rapids,而採用EUV極紫外光微影技術,每瓦效能比Intel 7提升20%的Intel 4,也會在2022到2023年間用於用户端的Meteor Lake及資料中心端的Granite Rapids。

英特爾啟動IDM 2.0,數年內密集更新技術,同時間多項專案並行,除了考驗英特爾的技術研發能力之外,製程技術的不斷翻新也可能帶動產品面的更換速度,也不免令人好奇,未來的4、5年內英特爾旗下的處理器產品是否將有一波密集推陳出新?

對於此一問題,英特爾副總裁汪佳慧未正面回應,但她表示,此次英特爾公佈加速製程封裝技術,在未來4年5個轉換,回顧英特爾過去的歷史及現在做的事,目的就是加速製程的創新,不只是製程技術方面,也包括產品方面。在英特爾IDM2.0策略之下,未來不論是內部製程,或是和第三方的合作,目的都是提供符合客户需求的領先產品。

謝承儒則補充説明,未來不論4年5個節點或是5年4個節點,再再顯示英特爾在技術發展的方向已經確定,接下要做的是如預期達成,讓終端客户能夠有可預知的解決方案。