Lors du congrès IEEE International Electronic Devices Meeting (IEDM) 2023, les chercheurs d'Intel ont démontré une technologie avancée combinant des transistors CMOS (semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaire) empilés en trois dimensions avec une alimentation arrière et un contact arrière direct. La société a également signalé des voies d'expansion pour ses récentes percées en R&D dans le domaine de l'alimentation électrique à l'arrière, telles que les contacts arrière, et a démontré avec succès, pour la première fois, une intégration monolithique tridimensionnelle à grande échelle de transistors en silicium avec des transistors en nitrure de gallium (GaN) sur la même tranche de 300 millimètres (mm) (plutôt qu'un boîtier).
« Alors que nous entrons dans l'ère EM et franchissons cinq nœuds de processus en quatre ans, l'innovation continue est plus importante que jamais. À l'IEDM2023, Intel présente les avancées qu'il a réalisées dans la recherche qui déterminent la loi de Moore, soulignant notre capacité à apporter des technologies de pointe à la prochaine génération d'informatique mobile, permettant une plus grande évolutivité et une fourniture d'énergie efficace.
Sanjay Natarajan, vice-président senior et directeur général de la recherche sur les composants chez Intel
Pourquoi est-ce important ? La mise à l’échelle des transistors et la puissance arrière sont essentielles pour répondre à la croissance exponentielle de la demande de puissance de calcul plus puissante. Année après année, Intel répond à cette demande informatique, démontrant que ses innovations continueront de stimuler l'industrie des semi-conducteurs et continueront d'être la pierre angulaire de la loi de Moore. Le groupe de recherche sur les composants d'Intel continue de repousser les limites de l'ingénierie en empilant des transistors, en portant la puissance arrière à de nouveaux niveaux, en permettant une plus grande mise à l'échelle des transistors et des performances plus élevées, et en prouvant que des transistors constitués de différents matériaux peuvent être intégrés sur la même tranche.
L'image de gauche montre une conception dans laquelle les lignes d'alimentation et de signal sont mélangées au-dessus de la plaquette. À droite, la nouvelle technologie PowerVia, le réseau d'alimentation électrique arrière unique d'Intel utilisé pour la première fois dans l'industrie. PowerVia a été lancé lors de l'événement Intel Accelerator le 26 juillet 2021. Lors de l'événement, Intel a présenté la future feuille de route des technologies de processus et d'emballage de l'entreprise. (Source de l'image : Intel Corporation)
La feuille de route technologique de processus récemment annoncée met en évidence l'expansion continue des innovations de l'entreprise, notamment l'alimentation arrière PowerVia, les substrats en verre pour les emballages avancés et FoverosDirect, toutes des technologies issues du groupe de recherche sur les composants et qui devraient entrer en production au cours de cette décennie.
À l'IEDM2023, Intel Component Research a démontré son engagement en faveur de l'innovation en plaçant davantage de transistors sur silicium tout en obtenant des performances plus élevées. Les chercheurs ont identifié les domaines clés de R&D nécessaires pour poursuivre le développement en empilant efficacement les transistors. Combinés à l'alimentation et aux contacts arrière, ces éléments constitueront des avancées significatives dans la technologie de l'architecture des transistors. Tout en améliorant la fourniture d'énergie en backside et en adoptant de nouveaux matériaux pour canaux 2D, Intel s'efforce d'étendre la loi de Moore à un billion de transistors d'ici 2030.
Les derniers résultats de recherche d'Intel sur les transistors présentés à l'IEDM2023 permettent l'empilement vertical de transistors à effet de champ complémentaires (CFET) avec des pas de grille aussi bas que 60 nanomètres. En empilant des transistors, des avantages en matière d'efficacité de zone et de performances peuvent être obtenus. Il est également combiné avec une puissance arrière et un contact arrière direct. Il met en évidence le leadership d'Intel dans le domaine des transistors toutes grilles et démontre la capacité de l'entreprise à innover au-delà du RibbonFET, lui permettant ainsi de devancer la concurrence.
Intel a parcouru cinq nœuds de processus en quatre ans et identifié les domaines de R&D clés nécessaires pour continuer à faire évoluer les transistors avec transfert de puissance arrière : le PowerVia d'Intel, qui sera fabriqué en 2024, sera le premier à permettre le transfert de puissance arrière. Lors de l'IEDM2023, Components Research a identifié des voies permettant d'étendre et d'étendre la fourniture d'énergie arrière au-delà de PowerVia, ainsi que les principales avancées en matière de processus nécessaires pour permettre ces voies. De plus, ce travail met en évidence l’utilisation de contacts arrière et d’autres nouvelles interconnexions verticales pour permettre un empilage de dispositifs efficace en termes de surface.