2021年7月27日，英特尔CEO帕特·基辛格在“英特尔加速创新：制程工艺和封装技能线上发布会”上揭橥演讲。在这次线上发布会中，英特尔首次公布了未来数年的制程工艺和封装技能路线图，并对英特尔的工艺节点进行了重新命名。同时发布了全新的晶体管架构RibbonFET 和背面电能传输网络PowerVia，以及全新的Foveros Omni和Foveros Direct封装技能。
此外，在晶圆代工业务方面，英特尔也得到了打破。在本日的线上会议上，英特尔宣告已经与高通达成了20A工艺节点上的互助，同时在前辈封装上也与亚马逊AWS达成了互助。
一、英特尔启用全新工艺节点命名，2024年量产20A制程
众所周知，在半导系统编制程工艺节点的命名上，常日是按照晶体管栅极长度来命名，数字越小越好。但是在多年前，不少厂商为了取得市场营销上的上风，就已经分开了严格按照晶体管栅极长度来命名制程工艺节点的办法，以是目前纵然在同样的节点的命名下，各家在实际性能上也有着非常大的差异。
目前，纯挚从节点命名上来看，台积电和三星今年将量产第二代的5nm工艺，相对付英特尔来说，处于领先的地位。但是从详细的性能来看，台积电的5nm性能是领先于三星的，而英特尔公布的数据则显示，其即将推出的7nm工艺性能则与台积电5nm相称。
此前英特尔在推出10nm工艺之时，曾极力推动以晶体管密度来衡量制程工艺性能，但奏效不佳。
或许是为了规避目前混乱的制程工艺节点命名办法给英特尔带来的不利的竞争影响，这次英特尔公布未来制程工艺路线图时，也对其工艺节点的命名办法进行了重构。
英特尔引入了基于关键技能参数——包括性能、功耗和面积等的新命名体系。从上一个节点到下一个节点命名的数字递减，反响了对这些关键参数改进的整体评估。
以下是英特尔制程技能路线图、实现每个节点的创新技能以及新节点命名的详细信息：
● Intel 7
英特尔10纳米SuperFin的命名保持不变，但是新一代的“10纳米Enhanced SuperFin”的制程节点将重新名为“Intel 7”。
据英特先容，通过FinFET晶体管优化，“Intel 7”的每瓦性能将比英特尔10纳米SuperFin提升约10%～15%，优化方面包括更高应变性能、更低电阻的材料、新型高密度蚀刻技能、流线型构造，以及更高的金属堆栈实现布线优化。
英特尔于2021年推出的面向客户真个Alder Lake将会率先采取“Intel 7”工艺，后续估量将于2022年第一季度投产的面向数据中央的Sapphire Rapids也将会采取“Intel 7”工艺。
● Intel 4
此前被称之为Intel 7纳米工艺的节点将被重新命名为“Intel 4”。
据英特尔先容，与Intel 7比较，Intel 4的每瓦性能提高了约20% ，同时它也将是首个完备采取EUV光刻技能的英特尔FinFET节点。此前台积电的7nm EUV工艺也只是极少部分环节采取了EUV工艺。
详细的量产韶光上，英特尔表示，Intel 4将于2022年下半年投产，2023年出货，产品包括面向客户真个Meteor Lake和面向数据中央的Granite Rapids。
● Intel 3
Intel 3 将连续获益于FinFET，比较前代的Intel 4，Intel 3将在每瓦性能上实现约18%的提升。这是一个比常日的标准全节点改进水平更高的晶体管性能提升。
英特尔称，Intel 3实现了更高密度、更高性能的库；提高了内在驱动电流；通过减少通孔电阻，优化了互连金属堆栈；与Intel 4比较，Intel 3在更多工序中增加了更多的EUV的利用。
Intel 3将于2023年下半年开始生产干系产品。
虽然英特尔并未公布Intel 3所对应的英特尔自身此前制程节点，或者其他友商的制程节点，但是从英特尔的先容来看，Intel 3该当相称于英特尔原来的5nm，而在详细每瓦功耗性能上可能相称于台积电的3nm工艺。这也是为何英特将其以Intel 3 命名的缘故原由。
● Intel 20A
随着制程工艺越来越靠近于原子水平的“1纳米”节点，工艺制程的优化和提升将会变得越来越困难，因此，英特尔将再度改变命名办法，将在Intel 3之后的下一个节点将被命名为Intel 20A（20埃米），以更好地反响更为细节上的创新。
而为了实现Intel 20A制程，英特尔将会引入全新的两项打破性技能PowerVia和RibbonFET。
所谓RibbonFET实际上便是英特尔研发的Gate All Around（GAA）晶体管。英特尔表示，RibbonFET可供应更快的晶体管开关速率，同时以更小的占用空间实现与多鳍构造相同的驱动电流。不过，英特尔并未先容其GAA晶体管架构与台积电、三星的GAA的差异。
△以上为英特尔供应的演示动画，并不代表终极实际产品形态
根据之前的资料显示，台积电将会采取范例的GAA形式——GAAFET（Gate-all-around FETs），即采取的是纳米线沟道设计，沟道全体外轮廓都被栅极完备包裹，代表栅极对沟道的掌握性更好。比较之下，传统的FinFET 沟道仅3 面被栅极包围。GAAFET 架构的晶体管供应比FinFET 更好的静电特性，可知足某些栅极宽度的需求。这紧张表现在同等尺寸构造下，GAA 的沟道掌握能力强化，尺寸可以进一步微缩。
而三星认为采取纳米线沟道设计不仅繁芜，且付出的本钱可能也大于收益。因此，三星设计了一种全新的GAA形式——MBCFET（Multi-Bridge-Channel FET，多桥-通道场效应管），采取多层堆叠的纳米片来替代GAAFET中的纳米线。这种纳米片设计已被研究机构IMEC当作FinFET 架构后续产品进行大量研究，并由IBM 与三星和格罗方德互助发展。
而从英特尔公布的演示动画来看，英特尔可能采取了类似三星GAA的纳米片架构设计。
至于PowerVia，则是英特尔独占、业界首个背面电能传输网络。传统的互连技能是在晶体管层的顶部进行互联，由此产生的电源线和旗子暗记线的互混，导致了布线效率低下的问题，会影响性能和功耗。对此英特尔创新性的把电源线置于晶体管层的下面（即晶圆的背面），通过肃清晶圆正面的电源布线需求，可以腾出更多的资源用于优化旗子暗记布线并减少时延，通过减少下垂和降落滋扰，也有助于实现更好的电能传输，这使得英特尔可以根据产品需求对性能功耗或面积进行优化。
根据英特尔的估量，其Intel 20A制程将在2024年推出。此外，英特尔还透露将会在2025年推出18A制程。
英特尔高等副总裁兼技能开拓总经理Ann Kelleher博士表示：“英特尔有着悠久的制程工艺根本性创新的历史，这些创新均驱动了行业的飞跃。我们引领了从90纳米应变硅向45纳米高K金属栅极的过渡，并在22纳米时率先引入FinFET。凭借RibbonFET和PowerVia两大首创性技能，Intel 20A将成为制程技能的另一个分水岭。”
△英特尔高等副总裁兼技能开拓总经理Ann Kelleher博士
二、率先采取High-NA EUV工艺
极紫外（EUV）光刻技是采取高度繁芜的透镜和反射镜光学系统，将13.5纳米波长的光对焦，从而在硅片上刻印极眇小的图样。而目前ASML是环球唯一的EUV光刻机供应商。目前要实现7nm以下的前辈制程，都必须要利用EUV光刻机。
从7nm工艺开始，部分工艺已经采取了NA(Numerical Aperture)=0.33的EUV光刻设备，并通过降落波长来实现5nm工艺，但对付2nm往后的超风雅工艺，须要实现更高的分辨率光刻设备。
英特尔要想实现20A制程，则须要依赖于ASML的下一代高数值孔径（High-NA）的EUV光刻机。
ASML去年已经完成了High-NA EUV光刻设备NXE：5000系列的基本设计，操持于2022年旁边商业化。
英特尔表示，其有望率先得到业界第一台High-NA EUV光刻机，同时也将是业界首家将High-NA EUV光刻机运用到量产环节的厂商。这也是英特尔在制程工艺上能够重回领先地位的关键。
三、2024年超越台积电
从公布的干系制程节点的量产韶光来看，英特尔将自今年开始量产Intel 7 制程，此后每一年将会推出新一代的全新制程，这比较之前英特尔本就已经多次延宕的“Tick-Tock”节奏成倍提升。根据英特尔公布的信息，其将在2025年量产20A（20埃米，相称于2nm）制程。
如果英特尔20A制程能够准期量产的话，那么无疑将遇上台积电的节奏。按照台积电的方案，其2022年将会量产3nm制程，最快2024年量产2nm制程，而台积电的1nm尚未有干系信息。也便是说，英特尔将会藉由2024年的20A制程，从而实现对台积电的反超（按照晶体管密度来衡量，英特尔20A性能上可能相称于台积电的1nm制程），重新成为连续推动摩尔定律提高的领军企业。
“摩尔定律仍在持续生效。对付未来十年走向超越‘1纳米’节点的创新，英特尔有着一条清晰的路径。我想说，在穷尽元素周期表之前，摩尔定律都不会失落效，英特尔将持续利用硅的神奇力量不断推进创新。”英特尔公司CEO帕特·基辛格非常有信心的说到。
四、前辈封装技能再度升级
随着摩尔定律推进的速率的放缓，以及前辈制程所能够带来的经济效益大幅减少（性能提升逐步减少，本钱却持续大幅提升），前辈封装技能已经成为了连续推进摩尔定律的经济效益的主要手段。
目前业界盛行的多芯片前辈封装架构，基本原则都是利用最优制程工艺制作不同IP模块，然后借助各种封装办法，在一个封装内实现多个芯片间以及与小芯片之间的高带宽、低时延的高速互联，构成一个异构打算平台，同时使得全体芯片封装体实现类似单芯片SoC的性能，但是本钱却大幅低于单芯片SoC。
作为前辈封装领域的领军企业，英特尔早在2017年实现了基于2.5D封装技能EMIB（嵌入式多芯片互连桥接）产品的出货。Sapphire Rapids是基于EMIB技能批量出货的首个英特尔至强数据中央产品。
英特尔表示，它也是业界首个供应险些与单片设计相同性能的，但整合了两个光罩尺寸的器件。继Sapphire Rapids之后，下一代EMIB的凸点间距将从55微米缩短至45微米。
随后在2018年年底的英特尔架构日活动上，英特尔推出了业界创始的3D逻辑芯片封装技能——Foveros 3D，它可实现在逻辑芯片上堆叠不同制程的逻辑芯片。以前只能把逻辑芯片和存储芯片连在一起，由于中间的带宽和数据哀求要低一些。而Foveros 3D则可以把不同制程的逻辑芯片堆叠在一起，实现晶圆级封装，裸片间的互联间隙只有50μm，同时可担保连接的带宽足够大、速率够快、功耗够低，而且3D的堆叠封装形式，还可以保持较小的面积。
据英特尔先容，Meteor Lake是在客户端产品中实现Foveros技能的第二代支配。该产品具有36微米的凸点间距，不同晶片可基于多个制程节点，热设计功率范围为5-125W。
除了EMIB、Foveros 3D等封装技能之外，在2019年7月于美国旧金山举行的SEMICON West大会上，英特尔又公布旗下三项全新的前辈芯片封装技能：Co-EMIB、ODI和MDIO。
Co-EMIB便是利用高密度的互连技能，将EMIB 2D封装和Foveros 3D封装技能结合在一起，实现高带宽、低功耗，以及相称有竞争力的I/O密度。
ODI（Omni-Directional Interconnect）便是全方位互连技能，可以为封装中小芯片之间的全方位互连通信供应更大的灵巧性。
MDIO（Multi-Die IO），即多裸片输入输出，是AIB（高等互连总线）的进化版，为EMIB供应一个标准化的SiP PHY级接口，可互连多个小芯片。
在本日的线上会议上，英特尔又推出了全新的封装技能Foveros Omni和Foveros Direct。
据先容，Foveros Omni首创了下一代Foveros技能，通过高性能3D堆叠技能为裸片到裸片的互连和模块化设计供应了无限制的灵巧性。Foveros Omni许可裸片分解，将基于不同晶圆制程节点的多个顶片与多个基片稠浊搭配，凸点密度翻了四倍，达到了1600 IO/mm²。
而Foveros Direct实现了向直接铜对铜键合的转变，它可以实现低电阻互连，并使得从晶圆制成到封装开始，两者之间的界线不再那么截然。Foveros Direct实现了10微米以下的凸点间距，使3D堆叠的互连密度提高了一个数量级，为功能性裸片分区提出了新的观点，这在以前是无法实现的。
英特尔表示，Foveros Omni估量将于2023年用到量产的产品中。Foveros Direct则是对Foveros Omni的补充，估量也将于2023年用到量产的产品中。
五、英特尔代工做事得到打破
在今年的3月的在主题为“英特尔发力：以工程技能创未来”的环球直播活动上，新上任的英特尔CEO基辛格公布了英特尔的IDM 2.0计策，宣告投资200亿美元在美国新建两座晶圆厂，并重启了英特尔的代工做事（IFS）。
而对付代工业务来说，最为关键的两大成分便是产能和技能。
在技能上，英特尔目前在前辈封装技能领域处于业界领先地位，并拥有多项独占技能。但是在前辈制程技能上，英特尔比较台积电处于掉队地位。不过，根据英特尔本日最新公布的路线图来看，如果统统都能够按照既定的韶光节点落实的话，那么英特尔将会在2024年在制程工艺上实现对台积电的反超。
英特尔在本日的会议上对外表示，英特尔的前辈封装及前辈制程工艺将会全面对外开放。也便是说，其他的芯片厂商都可以采取英特尔最前辈的制程及封装技能，这无疑是具有很大吸引力的。
在本日的会议上，英特尔也宣告已经与亚马逊签约，亚马逊将成为首家采取英特尔代工做事的封装办理方案客户。
此外，在晶圆代工方面，英特尔宣告高通将会成为首批采取英特尔20A制程工艺的客户。也便是说，高通2024年底推出的旗舰芯片或将由英特尔的20A制程工艺代工。
前面提到，对付代工业务来说，产能也是极为关键的一环。在今年3月，英特尔宣告投资200亿美元在美国亚利桑那州新建两座晶圆厂之后，今年5月，英特尔还投资35亿美元对美国新墨西哥州的Rio Rancho工厂进行升级，斥资100亿美元在以色列兴建新的晶圆厂。近日，英特尔 还追加了对哥斯达黎加封测厂投资，金额由2020 年12月的3.5亿美元，提高超过70%到6 亿美元。
最新的还显示，英特尔操持投资200亿美元在多个欧盟成员国建造芯片工厂。目前英特尔公司正在游说，希望赢得欧盟对该项目的财政和政治支持。
在本日的会议上，英特尔CEO基辛格透露，将会在今年年底进一步公布在欧洲和美国的投资布局，“这是一笔足以支持大型晶圆厂的巨额投资”。
这一系列的投资无疑将极大提升英特尔在晶圆制造和前辈封装方面的产能供应，这对付英特尔代工业务的后续发展非常关键。
不过须要指出的是，本日英特尔公布的打破性技能紧张在英特尔俄勒冈州和亚利桑那州的工厂开拓。
“英特尔正在针对制程和封装技能的未来进行创新，英特尔将按照既定节奏推出这些创新技能，英特尔将把我们出色的技能推至更广泛的行业领域。我们正以破竹之势提高，业界对付英特尔的回归反应热烈。可以说，英特尔的代工业务已经扬帆起航。”基辛格非常愉快的说到。
编辑：芯智讯-浪客剑
