创新、扎实而严谨的工程，成就“四年五个制程节点”

今年9月，Intel 4制程节点实现大规模量产，英特尔重获制程领先性的“四年五个制程节点”之旅又按时抵达了一座里程碑。

近日，英特尔执行副总裁兼技术开发总经理Ann Kelleher为我们讲述了这一计划的“幕后故事”，英特尔是如何按时稳步推进“四年五个制程节点”计划的呢？目前，Intel 7和Intel 4已经实现大规模量产，Intel 3即将到来，实现约18%的每瓦性能提升，而接下来的Intel 20A和Intel 18A同样进展顺利，在每瓦性能上将比上一个节点各提升约10%。

创新技术加持

Ann Kelleher表示，英特尔非常成功地在Intel 4技术中采用了EUV（极紫外光刻）技术，并在将这项技术用于大规模量产前做好了充分的准备。从Intel 4的制造指标的基准来看，它和EUV非常匹配。EUV不仅可以降低图案层数，进而提升良率（yield），也有助于减少制造的周期时间和总体成本。

在Intel 3技术中，英特尔将进一步增加对EUV的使用，而在开启埃米时代的Intel 20A和Intel 18A制程节点上，英特尔还将应用两项全新的技术：PowerVia背面供电技术和RibbonFET全环绕栅极（GAA）晶体管。这两项技术的研发工作均已完成。

PowerVia实现了背面供电

其中，PowerVia不仅可以提高芯片的速度和使用频率，而且在将一部分金属线移至芯片背面后，它在先进封装层面也有较大潜力。针对业界较为担忧的背面供电的散热问题，英特尔在过去两三年内进行了大量创新，提升了PowerVia的热量管理能力，并正在探索如何将其更好地用于GPU等热量密度更高的产品中。

扎实而严谨的流程

英特尔公司首席执行官帕特·基辛格曾说：“‘四年五个制程节点’不是搭建空中楼阁，而是一项扎实且严谨的工程，只有这样我们才能顺利到达终点。”Ann Kelleher介绍，英特尔在开发新制程节点前会先进行早期研究，一些甚至始于六至十年前。之后是探路（pathfinding）阶段，会基本确定早期研究的哪些部分有可能用到最后的制程节点中。接着，就是开发阶段，根据项目的不同会花费两到三年的时间。最后，会在试验生产线制造一定量的芯片，在证明其达到了英特尔的标准后，才会将制程技术“转移”到工厂进行大规模生产。

在技术“转移”阶段，英特尔主要进行的是“匹配”工作，设备的匹配，制造流程的匹配，乃至生产线每个部分的匹配。用于之前的制程节点生产的设备，合适的话会沿用，不合适的话，会进行升级，“一旦我们知道我们有匹配的能力，芯片就会进入生产线”。

此外，在开发新制程节点时，英特尔还在每个被认为风险较高的地方都制定了应急计划。例如，英特尔专门做了一个测试节点，用于独立地测试和开发PowerVia，以确保它能被妥善地用于Intel 20A和Intel 18A制程节点。

坚持客户至上

Ann Kelleher表示，Intel 18A PDK的0.9版本即将向外部客户提供，1.0版本也将按照业界标准的时间表推出，确保时间表与代工厂通常的时间表一致是英特尔的工作重点之一。

英特尔代工服务（IFS）客户对Intel 18A制程节点的反馈非常积极，一家重要客户承诺采用Intel 18A和Intel 3，并支付了预付款，该客户发现英特尔代工服务为其设计生产的芯片，在功耗、性能和面积效率等方面表现优异。此外，还有两家专注于高性能计算的新客户签约，将采用Intel 18A。

从技术研发部门的角度来看，Ann Kelleher表示，预付款让客户根据自己的意愿，在任何独特的方面进行整体投资，并使得英特尔能够向其提供更大规模的产能。在可能的情况下，英特尔代工服务也会努力满足特定客户定制制程节点或传统工艺变体的要求，这主要取决于具体的要求，如需求量、开发成本等等。

“四年五个制程节点”只是英特尔重获、保持制程领先性的开始，明年，英特尔将制定新计划，继续通过技术创新推进摩尔定律，以实现2030年在单个封装中集成一万亿个晶体管的目标。在即将于12月9日开幕的IEDM 2023（2023 IEEE国际电子器件会议）上，英特尔将分享其推进摩尔定律的最新进展。