Intel 4製程每瓦效能提升逾20％，2023問世、寄望2025重返榮耀

 

Intel 日前於美國夏威夷檀香山舉行的 VLSI（Very Large Scale Integration，超大型積體電路） 2022 IEEE 研討會中公布 Intel 4 製程的技術細節。

 

 

相較於現行 Intel 7（原名強化版 10nm SuperFin） 製程，Intel 4（原為 7nm）製程在相同功耗的效能可提升 20％ 以上，高效能元件庫（Library Cell）密度則可增至 2 倍，預計應用於 2023 年上市的 Meteor Lake 平台（第 14 代 Intel Core 處理器）。

 

Intel 指出，Intel 4 於鰭片間距、接點間距以及低層金屬間距等關鍵尺寸（Critical Dimension），持續朝向微縮的方向前行，並同時導入設計技術偕同最佳化，縮小單一元件的尺寸。

 

而透過 FinFET 材料與結構上的改良提升效能，Intel 4 的單一 N 型半導體或是 P 型半導體，其鰭片數量從 Intel 7 高效能元件庫的 4 片降低至 3 片。綜合上述技術，使得 Intel 4 能夠大幅增加邏輯元件密度，並縮減路徑延遲和降低功耗。

 

延續 Intel 7 已導入的自對準四重成像技術（Self-Aligned Quad Patterning、SAQP）和主動元件閘極上接點（Contact Over Active Gate、COAG），不僅透過單次微影和兩次沉積、蝕刻步驟，將晶圓上的微影圖案縮小 4 倍，免除多次微影層疊對準的問題，還在閘極上方做出閘極接點，進而提升元件密度。

 

Intel 4 更進一步加入網格布線方案（gridded layout scheme），簡單化並規律化電路布線，提升效能同時並改善生產良率。

 

 

隨著製程微縮，電晶體上方的金屬導線、接點也隨之縮小。其中導線的電阻和線路直徑呈現反比，該如何維持導線效能是需要克服的重要課題。

 

Intel 4 引進全新名為強化銅（Enhanced Cu）的金屬配方，使用銅做為導線、接點的主體，取代Intel 7 所使用的鈷，外層再以用鈷、鉭包覆。此配方不只獲得銅的低電阻特性，還能降低自由電子移動時撞擊原子使其移位，進而讓電路失效的電遷移（electromigration）現象。該技術可延續應用至 Intel 3 和未來的製程。

 

Intel 不僅在現有良好解決方案中的最關鍵層使用 EUV，更在 Intel 4 的較高互連層中使用 EUV，以大幅減少光罩數量和製程步驟和複雜性。Intel 將更廣泛地使用 EUV，並導入全球第一款量產型高數值孔徑（High-NA）EUV 系統，替未來製程節點建立技術領先地位及設備產能。

 

Intel 希望藉由這些新技術，於 2025 年重掌製程領先地位，我們就拭目以待吧！