【intel代工部門】未來技術路線和挑戰

隨著人工智能等計算需求爆炸式增長，芯片的“能耗”已經成為比“性能”更關鍵的挑戰。 未來的技術發展將不再僅僅追求把晶體管做小，而是重點致力于如何讓計算變得更省電。

當前的主流技術：GAA晶體管 + 背向供電

我們可以把芯片想象成一個巨大的城市，晶體管是城市中的房屋（執行計算），電力則是城市的能源系統。

• RibbonFET（環柵晶體管） ：這是目前最先進的晶體管結構，可以理解為從之前的“平房”（FinFET）升級成了“多層公寓樓”。電流通道被柵極材料從四面八方包圍，控制更精準，漏電更少，既節省面積又節省能源。

PowerVia（背向供電）：這是一項革命性技術。傳統的芯片供電和信號傳輸都在正面，像電線都鋪在街道表面，容易擁堵。PowerVia則將供電網絡從芯片的“背面”引入，實現了“人車分流”（電力和信號分離）。這大大降低了供電損耗，提升了能源效率。

近未來的創新：3D堆疊與新材料

為了進一步提升能效，工程師們正在從“平面城市”向“立體城市”進化。

• CFET（互補式場效應晶體管） ：這是更極致的3D堆疊技術，將N型和P型晶體管像三明治一樣上下疊在一起。這使得完成同樣計算功能的電路面積大幅縮小，線路更短，動態能耗（Cdyn）顯著降低。

• 新材料通道 ：為了在低電壓下也能獲得強勁電流，研究人員正在探索替代硅的新材料。

• • 鍺（Ge） ：擁有比硅更高的載流子遷移率，能讓電子跑得更快，但存在容易漏電和接觸電阻等問題待解決。

• 二維材料 ：如二硫化鉬，其通道極薄，理論上可以將晶體管做得更小，控制更精準，是長遠發展方向。

遠景探索：顛覆性的超低功耗器件

面向2030年及以后，文檔描述了一些可能改變游戲規則的新原理器件，目標是 將工作電壓從現在的約0.7V大幅降低至0.3V甚至0.1V 。

• 負電容晶體管 ：利用特殊材料（鐵電材料）的“負電容”效應，放大柵極電壓，從而用更少的能量就能高效開關晶體管。

• 鐵電晶體管 ：將存儲和計算功能融合在一個器件中，特別適合低功耗的AI推理等應用。

• 磁電自旋軌道器件 ：一種利用電子自旋而非電荷來代表信息0和1的全新器件，理論上能耗極低。

總而言之，這份文檔清晰地勾勒出英特爾的技術路線圖： 從優化現有晶體管結構和供電技術，到通過3D堆疊和新材料挖掘潛力，最終邁向基于新物理原理的顛覆性器件。 所有努力都指向同一個目標：在摩爾定律繼續推進的同時， 大幅提升“每瓦特性能”，以應對AI時代指數級增長的計算能耗挑戰。 這不僅是技術的競賽，更關乎未來數字社會的可持續發展。