隨著芯片技術(shù)在納米量級的不斷發(fā)展，摩爾定律似乎走到了盡頭。為持續(xù)推進(jìn)摩爾定律，英特爾不斷進(jìn)行研究和創(chuàng)新，其在封裝、晶體管和量子物理學(xué)方面的三大關(guān)鍵技術(shù)突破或許能夠?qū)⒛柖裳永m(xù)至2025年甚至更遠(yuǎn)的未來。

但隨著晶體管密度的不斷提高，先進(jìn)制程芯片成本顯著提高，摩爾定律是半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的唯一通途嗎？

日前舉行的IEEE International Electron Devices Meeting（IEDM，國際電子器件會議）2021上，英特爾公布了其在不懈推進(jìn)摩爾定律的過程中，在封裝、晶體管、量子物理學(xué)方面的技術(shù)突破，概要論述了采用混合鍵合（hybrid bonding）技術(shù)，封裝提升超過10倍互聯(lián)密度、晶體管微縮完成30%~50%面積改善、新電源和新內(nèi)存技術(shù)重大突破，以及未來某個時刻將徹底顛覆運(yùn)算的新物理概念。

摩爾定律長期指引著 IT 行業(yè)的計算創(chuàng)新，以滿足從大型機(jī)、到移動計算設(shè)備的每一次技術(shù)迭代需求。隨著我們進(jìn)入一個擁有無限數(shù)據(jù)和人工智能計算的新時代，這種演變時至今日仍在持續(xù)。英特爾器件研發(fā)團(tuán)隊(duì)致力于在三個關(guān)鍵領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新：

1. 用于容納更多晶體管的基礎(chǔ)縮放技術(shù)

2. 用于功率和存儲增益的新硅功能

3. 探索物理學(xué)領(lǐng)域的新概念，以徹底顛覆這個世界的現(xiàn)有計算方式

一是通過 Foveros Direct、RibbonFET 及新材料的引入，持續(xù)提升晶體管密度。

Foveros Direct 技術(shù)支持亞 10 微米的凸點(diǎn)間距，有望將 3D 堆疊的互連密度再提升一個數(shù)量級，預(yù)計可將封裝互連密度提升至 10 倍以上。這項(xiàng)技術(shù)支持將CPU、GPU、IO芯片緊密結(jié)合在一起，可兼容來自不同廠商的芯片混合進(jìn)行封裝。GAA RibbonFET （Gate-ALL-Around RibbonFET，環(huán)繞柵極）技術(shù)則作為FinFET的替代，可以將NMOS和PMOS堆疊在一起，即使在制程不便的情況下，將晶體管密度提升30%-50%，延續(xù)摩爾定律。英特爾還表示，可以將單層二硫化鉬（MoS2）引入芯片制造中，是連接距離從15nm縮小至5nm，解決傳統(tǒng)硅基芯片的物理限制。

二是高效的電源技術(shù)和 FeRAM 技術(shù)。

英特爾已經(jīng)首次實(shí)現(xiàn)在300mm硅晶圓上，制造出氮化鎵基（GaNg-based）功率器件與硅基CMOS。這項(xiàng)電源技術(shù)使得電源管理芯片可以更加精準(zhǔn)快速第控制CPU的電壓，有助于降低功耗，同時還能夠減少主板上的供電元器件，達(dá)到節(jié)省主板空間的目的。英特爾還利用新型鐵（Fe）電體材料作為下一代嵌入式DRAM技術(shù)的可行方案。該技術(shù)可提供更大內(nèi)存資源和低時延讀寫能力，用于解決從游戲到人工智能等計算應(yīng)用所勉勵的日益復(fù)雜的問題。

三是全新磁電自旋軌道（MESO）邏輯器件。

隨著未來晶體管密度進(jìn)一步提升，傳統(tǒng)的硅基芯片將面臨難以超越的物理極限。英特爾與比利時微電子研究中心（IMEC）在自旋電子材料研究方面取得了新進(jìn)展，在 IEDM大會上，展示了全球首個室溫狀態(tài)下的實(shí)現(xiàn)磁電自旋軌道（MESO）的邏輯器件，這意味著未來有可能采用基于納米初度的磁體器件制造出新型晶體管的潛在可能性，以取代傳統(tǒng)的MOSFET（金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）晶體管。