在2021 IEEE國際電子器件會議（IEDM）上，英特爾展示了多項技術突破，完整闡述了其未來技術的發展方向。12月14日，針對這些先進技術及其應用方向，英特爾副總裁，制造、供應鏈和營運集團戰略規劃部聯席總經理盧東暉博士進行了全面的解讀。
長期以來，摩爾定律持續引領著半導體產業向前發展，而隨著工藝制程逐漸下探，直至觸達物理極限，新架構、新材料、新封裝逐漸成為延續摩爾定律的新方向。據盧東暉博士介紹，英特爾組件研究團隊是英特爾乃至業界先進技術的探路者。這些前沿技術也是指引英特爾延續摩爾定律的武器，英特爾有信心于2025年重新奪回制程技術領導權。
持續創新，為延續摩爾定律注入活力
根據英特爾披露信息表明，為推進摩爾定律延續，英特爾持續創新和突破。IEDM 2021上，英特爾組件研究團隊發布了三大關鍵領域創新，包括晶體管核心微縮技術、300mm硅晶圓集成氮化鎵基功率器件和硅基CMOS、硅基半導體量子計算。
以CPU為例，晶體管數量和密度對CPU性能至關重要。對此，英特爾提出了四點2．5D／3D封裝技術發展路線。EMIB技術采用2．5D嵌入式橋接方案，應用于Sapphire Rapids處理器的封裝過程中。Foveros及Foveros Omni技術則通過高性能3D堆疊技術，使die－to－die的互連和模塊化設計更加靈活。Foveros Direct技術實現了銅對銅鍵合和低電阻互連，將凸點間距縮小至10微米以下，大幅度提高3D堆疊的互連密度。在混合鍵合（hybrid bonding）技術中，化學機械拋光和沉積、介電層平面性和翹曲程度都影響著芯片鍵合的效果，憑借前沿技術應用，英特爾將封裝互連密度提升至10倍以上。
另一方面，英特爾逐漸引領摩爾定律進入埃米時代，Intel 20A節點將轉向GAAFET（英特爾將其稱為RibbonFET），通過堆疊多個CMOS晶體管，將邏輯微縮提高了30％至50％。針對未來微縮技術，英特爾克服了傳統硅通道限制，使用2D材料縮短通道長度，從而提高晶體管集成度。
在功率和內存方面，英特爾在300mm晶圓上首次集成了氮化鎵基（GaN－based）功率器件與硅基CMOS，同時采用鐵電存儲器（FeRAM），提供2ns低時延讀寫能力和更大的內存資源。此外，英特爾還表示，未來量子計算等新技術將會逐步取代傳統MOSFET晶體管。英特爾已經在常溫磁電自旋軌道（MESO）邏輯器件、自旋電子材料研究、300mm量子比特制程工藝流程等方面取得進展。
打造設計、制造、封裝一體化能力
據盧東暉博士介紹，芯片制造工藝節點隨著摩爾定律不斷迭代，其組件密度不斷提高，現有功能模塊占用面積逐漸縮小，IP數量和種類增加，整體芯片成本卻在不斷降低。而當前市場應用需求對能效和算力需求逐漸提升，芯片封裝逐漸朝著異構集成方向發展。這也意味著晶圓制造和封裝技術越來越重要。
在芯片制程和先進工藝方面，英特爾在14nm時期＋＋＋的迭代升級，以及當時10nm工藝遲遲沒有量產，而AMD已經推進到7nm甚至5nm工藝。因此，英特爾一度被消費市場戲稱為“擠牙膏”。然而，從晶體管密度方面來看，intel 10nm是可以等同于臺積電7nm的。一般而言，業界將晶體管的柵極長度作為指導晶圓廠命名的方法，而當前晶圓廠工藝制程的命名規則，已經不再具備現實意義。較之臺積電與三星，英特爾的命名方式又過于保守。英特爾似乎也終于意識到這一點，今年7月，英特爾公布了全新的節點命名方法。
新節點命名方式將10nm Enhanced SuperFin更名為Intel 7，與10nm SuperFin相比，每瓦性能提升約10％至15％。而之前的Intel 7nm則更名為Intel 4，是英特爾首個完全采用EUV光刻技術的FinFET節點，預計2022年下半年量產。Intel 3則取代了原來的7nm＋，延續FinFET晶體管架構，量產計劃在2023年下半年。在3nm工藝節點上，三星已經轉向了GAAFET，而英特爾和臺積電仍然堅持在FinFET上繼續演進。而在Intel 20A（A表示埃米“angstrom”）節點上，英特爾轉向了GAAFET晶體管架構，并引入了全新的PowerVia技術，預計將于2024年推出。
事實上，自英特爾新任CEO帕特·基辛格上任后，已經宣布多項重大戰略決策。他強調，在IDM2．0時代，英特爾將致力于打造設計、制造、封裝一體化核心技術能力。在封裝方面，英特爾代工服務（IFS）結合領先制程和封裝技術，持續為客戶交付世界級IP組合。
寫在最后
一顆芯片的誕生開始于芯片設計，隨后經過光罩制作、制造、晶片分揀、封裝測試，到最后成品出貨，這期間需要花費大量的資金和時間成本。盧東暉博士表示，有足夠的資金和時間，任何企業都能夠實現技術上的迭代，但摩爾定律說到底仍然是經濟定律，企業要做的是縮減成本，提高市場競爭力。英特爾技術團隊持續引領前沿技術進步，為半導體領域引導航向，并持續為英特爾2025年重回巔峰的目標提供驅動力。
