近日在英特爾馬來西亞科技巡展上,英特爾邏輯技術開發副總裁Bill Grimn詳細介紹了Intel 4製程工藝。根據IDM 2.0戰略,英特爾計劃在四年內實現五個製程節點,而Intel 4處於計劃中的第二個節點,將用於即將到來的Meteor Lake,也就是新一代面向移動平台的酷睿Ultra第1代處理器。
Intel 4將採用了EUV(極紫外)光刻技術,可使用超短波長的光,改善良品率和面積微縮,從而實現高能效,而且可應用EMIB和Foveros封裝技術,相比Intel 7可提供翻倍的電晶體密度,也為接下來的Intel 3奠定基礎。目前正在開發過程中的Intel 3將帶來密度更高的設計庫,增加驅動電流的電晶體並降低通孔電阻,其將更多地使用EUV光刻技術。
與Intel 7相比,Intel 4實現了兩倍的面積微縮,帶來了高性能邏輯庫,並引入了多個創新,包括引入EUV光刻技術,大幅簡化了互連架構的製程工藝,同時還支持微縮,使得Intel 4中的掩碼減少了20%,工藝步驟減少了5%;針對高性能計算應用進行了優化,可支持低電壓(<0.65V)和高電壓(高於1.1V)運行,相比Intel 7,Intel 4的ios功率性能提高了20%以上;另外高密度(金屬-絕緣體-金屬)電容器實現了卓越的供電性能。
Meteor Lake採用分離式模塊架構,由四個獨立的模塊組成,其中計算模塊首次採用Intel 4製程工藝打造,這也是首款內置神經網路處理單元NPU的英特爾處理器。Meteor Lake的獨立模塊將通過Foveros先進封裝技術連接,利用高密度、高帶寬、低功耗互連,能夠把多種製程工藝製造的諸多模塊組合成大型分離式模塊架構組成的晶片複合體。
Foveros先進封裝具有諸多優勢,包括36u凸點間距,跡線寬度小於1微米;凸點密度提高近8倍;跡線長度小於2毫米;160GB/s/mm帶寬;功耗小於0.3 pJ/位。相比於Raptor Lake,Meteor Lake通過Foveros先進封裝使得低功耗晶片互連最大限度地減少分區開銷,同時小區塊提高了晶圓良率,初制晶圓更少,而且能夠為每個區塊選擇理想的矽工藝。
據英特爾封裝、組裝和測試技術開發高級總監Pat Stover介紹,英特爾通過包含五個步驟的工藝組裝Meteor Lake:
切割 - 從晶圓廠收到內部和外部代工廠的晶圓,並將其切割成單個晶片。
分選和測試:單晶片測試確保只有高質量晶片才能進入Foveros組裝階段。這種探測能力是異構設計的關鍵所在,通過向組裝生產線提供更多高質量晶片來提高測試良率。組裝生產線已經過主動熱控制能力全面測試。
晶圓組裝 - 在基板晶圓上組裝各個模塊。該生產線在一個流程中整合了晶片附著、底部填充和晶圓模具等組裝操作,以及碰撞、鈍化、研磨、拋光等製造操作,這在英特爾尚屬首次。
封裝組裝 - Meteor Lake Foveros複合體是在BGA基板面上組裝的。這種複合體兼容現有的封裝組裝工具和工藝,只需進行少許優化。
測試和完成 - 最後是英特爾HDMx和系統測試保障質量,包括壓力和老化測試、類測試和系統級平台測試。
從倒裝晶片球柵格陣列(FCBGA)和倒裝晶片路柵陣列(F_C_LGA)到嵌入式多晶片互連橋接(EMIB)再到Foveros,最終實現Foveros Direct,英特爾一直走在創新封裝技術的前列。此外,英特爾正在進行重大投資,以支持使用晶圓級組裝的Meteor Lake及之後的項目,而這些設施將為Foveros Direction 9微米和其他未來項目提供產能。