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Mit PowerVia gelingt Intel ein Durchbruch in der Chipherstellung
Intels Ben Sell erklärt, wie das Unternehmen die weltweit erste Backside-Power entwickelt und getestet hat Lösung und macht damit einen großen Schritt nach vorne in der Chipherstellung.
Was ist neu: Intel ist der erste in der Branche, der die Backside-Power-Delivery implementiert auf einem produktähnlichen Testchip und erreicht so die erforderliche Leistung, um die Welt in die nächste Ära der Datenverarbeitung zu katapultieren. PowerVia, das im ersten Halbjahr 2024 auf dem Intel 20A-Prozessknoten eingeführt wird, ist Intels branchenführende Backside-Power-Delivery-Lösung. Es löst das wachsende Problem von Verbindungsengpässen bei der Flächenskalierung, indem es die Stromführung auf die Rückseite eines Wafers verlagert.
„PowerVia ist ein wichtiger Meilenstein in unserer aggressiven Strategie „Fünf Knoten in vier Jahren“. auf unserem Weg, im Jahr 2030 eine Billion Transistoren in einem Paket zu erreichen. Durch die Verwendung eines Testprozessknotens und eines anschließenden Testchips konnten wir das Risiko der Backside-Stromversorgung für unsere führenden Prozessknoten verringern und Intel einen Knoten vor der Konkurrenz bei der Bereitstellung der Backside-Stromversorgung verschaffen Markt.“
–Ben Sell, Intel Vizepräsident für Technologieentwicklung
Wie es funktioniert: Intel entkoppelte die Entwicklung von PowerVia von der Transistorentwicklung, um sicherzustellen, dass es für die Siliziumimplementierung auf Basis der Intel 20A-und Intel 18A-Prozessknoten bereit ist. PowerVia wurde auf seinem eigenen internen Testknoten getestet, um Fehler zu beheben und eine gute Funktionalität der Technologie sicherzustellen, bevor sie mit RibbonFET in Intel 20A integriert wurde. Nach der Herstellung und Prüfung auf einem Silizium-Testchip wurde bestätigt, dass PowerVia eine bemerkenswert effiziente Nutzung der Chip-Ressourcen mit einer Zellauslastung von mehr als 90 % und einer erheblichen Transistorskalierung ermöglicht, wodurch Chip-Designer Leistungs-und Effizienzsteigerungen in ihren Produkten erzielen können.
Intel wird diese Ergebnisse in zwei Vorträgen auf dem VLSI-Symposium vom 11. bis 16. Juni in Kyoto, Japan, vorstellen.
Warum es wichtig ist: PowerVia ist den Backside-Power-Lösungen der Konkurrenz weit voraus und bietet Chip-Designern – darunter Kunden von Intel Foundry Services (IFS) – einen schnelleren Weg zu wertvollen Energie-und Leistungssteigerungen in ihren Produkten. Intel kann auf eine lange Erfolgsgeschichte bei der Einführung der wichtigsten neuen Technologien der Branche zurückblicken, wie z. B. Strained Silicon, Hi-K Metal Gate und FinFET, um Moores Gesetz voranzutreiben. Mit der Einführung der Gate-Allround-Technologie PowerVia und RibbonFET im Jahr 2024 ist Intel weiterhin führend in der Branche bei Chipdesign und Prozessinnovationen.
PowerVia ist das erste Unternehmen, das das wachsende Verbindungsengpassproblem für Chipdesigner löst. Zunehmende Anwendungsfälle, einschließlich künstlicher Intelligenz und Grafik, erfordern kleinere, dichtere und leistungsstärkere Transistoren, um den ständig wachsenden Computeranforderungen gerecht zu werden. Heute und in den letzten Jahrzehnten konkurrieren Strom-und Signalleitungen innerhalb der Architektur eines Transistors um die gleichen Ressourcen. Durch die Trennung der beiden können Chips die Leistung und Energieeffizienz steigern und den Kunden bessere Ergebnisse liefern. Die Stromversorgung auf der Rückseite ist für die Skalierung von Transistoren von entscheidender Bedeutung und ermöglicht es Chipdesignern, die Transistordichte zu erhöhen, ohne Ressourcen zu opfern, um mehr Leistung und Leistung als je zuvor zu liefern.
Wie wir es machen: Intel 20A und Intel 18A wird sowohl die PowerVia-Backside-Power-Technologie als auch die RibbonFET-Gate-Allround-Technologie einführen. Da es sich um eine völlig neue Art der Stromversorgung der Transistoren handelt, stellte die Backside-Power-Implementierung neue Herausforderungen für Thermik-und Debugging-Designs dar.
Durch die Entkopplung der Entwicklung von PowerVia von RibbonFET konnte Intel diese Herausforderungen schnell bewältigen, um die Einsatzbereitschaft sicherzustellen Implementierung in Silizium basierend auf Intels 20A-und 18A-Prozessknoten. Intel-Ingenieure haben Abhilfemaßnahmen entwickelt, um zu verhindern, dass die Thermik zu einem Problem wird. Die Debug-Community entwickelte außerdem neue Techniken, um sicherzustellen, dass die neue Designstruktur ordnungsgemäß debuggt werden kann. Als Ergebnis lieferte die Testimplementierung solide Ertrags-und Zuverlässigkeitskennzahlen und demonstrierte gleichzeitig das intrinsische Wertversprechen der Technologie, lange bevor sie in die neue RibbonFET-Architektur integriert wird.
Der Test nutzte auch Designregeln Ermöglicht durch EUV-Lithographie (Extrem-Ultraviolett), die unter anderem zu einer standardmäßigen Zellausnutzung von mehr als 90 % über große Bereiche des Chips führte, was eine höhere Zelldichte ermöglichte, was voraussichtlich zu geringeren Kosten führen wird. Der Test ergab außerdem eine Verbesserung des Spannungsabfalls der Plattform um mehr als 30 % und einen Frequenzvorteil von 6 %. Intel erzielte im PowerVia-Testchip auch thermische Eigenschaften im Einklang mit höheren Leistungsdichten, die von der Logikskalierung erwartet werden.
Was kommt als nächstes: In einem dritten Papier, das während der VLSI vorgestellt wird, hat Intel Technologe Mauro Kobrinsky wird Intels Forschung zu fortschrittlicheren Methoden zur Bereitstellung von PowerVia erläutern, beispielsweise die Möglichkeit, sowohl Signalisierung als auch Stromversorgung entweder auf der Vorder-oder Rückseite des Wafers zu ermöglichen.
PowerVia den Kunden vor der Branche zu bringen und Auch in Zukunft weiterhin Innovationen voranzutreiben, steht im Einklang mit der langen Geschichte von Intel, als Erster neue Halbleiterinnovationen auf den Markt zu bringen und dabei ständig Innovationen voranzutreiben.
Quelle: Intel, ComputerBase
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