PowerVia測試展現出領先業界的效能

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PowerVia測試展現出領先業界的效能

文．圖／張國華 2023-06-06 14:42:06

英特爾是首家在類產品的測試晶片上實作背部供電的公司，達成推動世界進入下個運算時代所需的效能。英特爾領先業界的晶片背部供電解決方案－PowerVia，將於2024上半年在Intel 20A製程節點推出。藉由將電源迴路移至晶圓的背面，解決因晶片面積微縮而日益嚴重的互連瓶頸問題。
「PowerVia是英特爾『4年5個節點』策略以及邁向2030年達成單一封裝內含1兆個電晶體過程中的重要里程碑。使用試驗性的製程節點及隨後的測試晶片，讓英特爾降低背部供電對於領先製程節點的風險，並讓英特爾在晶片背部供電導入市場方面，領先競爭對手一個節點世代。」
－Ben Sell，英特爾技術開發副總裁

英特爾將PowerVia從電晶體的開發中分離出來，以確保實作於Intel 20A和Intel 18A製程節點晶片時已準備就緒。與Intel 20A的RibbonFET整合之前，PowerVia已在其內部測試節點進行測試和除錯，確認該技術具備良好的功能性。製造該測試晶片並測試之後，PowerVia已被證實能夠顯著且有效地利用晶片資源，單元利用率超過90％，讓晶片設計人員能夠在產品中提升效能和效率。英特爾將於6月11日至16日在日本京都舉行的VLSI研討會上，使用兩篇論文介紹這些技術。

PowerVia遙遙領先競爭對手的晶片背部供電解決方案，並為包含英特爾晶圓代工服務（IFS）客戶在內的晶片設計人員，在提升寶貴的能源與效能方面，提供一條更快速的途徑。英特爾在導入業界最關鍵創新技術有著悠遠的歷史，例如應變矽、Hi-K金屬閘極和FinFET，藉以持續推動摩爾定律發展。隨著PowerVia和RibbonFET環繞式閘極（gate-all-around）技術將於2024年問世，英特爾持續在晶片設計和製程創新引領業界。

PowerVia為晶片設計人員首次解決日益嚴重的互連瓶頸問題。隨著人工智慧和電腦圖形在內等領域的應用不斷增加，需要更小、更密集和更強大的電晶體來滿足不斷成長中的運算要求。過去數十年來直至今日，連接電晶體的電源線和訊號線架構總是在爭奪相同的資源。藉由分離這兩者，能夠提升晶片的效能和能源效率，為客戶提供更好的結果。背部供電對於電晶體微縮十分重要，讓晶片設計人員能夠在毋須犧牲資源的情況下提升電晶體密度，提供相較過往更高的功率和效率。

Intel 20A和Intel 18A均會導入PowerVia背部供電技術和RibbonFET環繞式閘極技術。作為一款全新的電晶體電源傳輸方式，背部供電實作也向散熱和除錯設計提出新的挑戰。

藉由將PowerVia的開發與RibbonFET脫鉤，英特爾可以迅速地解決這些挑戰，確保在Intel 20A和18A製程節點晶片實作時已做好萬全的準備。英特爾工程師開發出避免散熱問題的緩和技術，除錯小組也發展出新技術，確保新款設計結構能夠被正確除錯。實作測試的結果顯示出穩定的良率和可靠性指標，於整合RibbonFET架構之前就展現出該技術優秀的內在價值。

該測試還利用EUV（極紫外光）微影的設計規則，其結果包含在晶片大面積上達成超過90％的標準單元利用率，提升單元密度同時降低成本。本測試還顯示出平台電壓下降幅度改善超過30％以及6％的頻率優勢。英特爾也迎合邏輯單元微縮隨之而來的高功率密度，在PowerVia測試晶片達成所需散熱特性。

於VLSI舉行期間公開的第三篇論文，英特爾技術專家Mauro Kobrinsky將解釋英特爾對於部署更先進PowerVia方法的研究，例如在晶圓的正面或是背面同時實現訊號和電源傳輸。

領先業界提供客戶PowerVia並在未來持續創新，反映出英特爾長期以來身為首位將半導體創新帶往市場，並不斷創新的傳統。

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