在2025年IEEE國際電子器件大會(IEDM 2025)上,英特爾代工展示了針對AI時代系統(tǒng)級芯片設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)突破——下一代嵌入式去耦電容器,這一創(chuàng)新有望解決晶體管持續(xù)微縮過程中面臨的供電瓶頸,為AI和高性能芯片提供了更穩(wěn)定、更高效的電源解決方案。
電容材料創(chuàng)新
英特爾代工的研究人員展示了三種新型金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器材料,用于深溝槽結(jié)構(gòu):
(1)鐵電鉿鋯氧化物(HfZrO):利用鐵電材料的自發(fā)極化特性,在納米級尺度下實現(xiàn)高介電常數(shù);
(2)二氧化鈦(TiO?):具有優(yōu)異的介電性能和熱穩(wěn)定性;
(3)鈦酸鍶(SrTiO?):鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料,在深溝槽中展現(xiàn)出卓越的電容密度。
這些材料可通過原子層沉積(ALD)在深溝槽結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)均勻且可控的薄膜生長,從而顯著改善界面質(zhì)量,并提升器件可靠性。
突破性性能指標
該技術(shù)實現(xiàn)了跨代際的飛躍,具體表現(xiàn)在:
(2)電容密度:達到60-98 fF/μm2,相比當前先進技術(shù)實現(xiàn)顯著提升;
(2)漏電性能:漏電水平比行業(yè)目標低1000倍,大幅降低靜態(tài)功耗;
(3)可靠性:不影響電容漂移和擊穿電壓等指標。
系統(tǒng)級優(yōu)勢
這一技術(shù)突破將為AI芯片設(shè)計帶來多重優(yōu)勢,包括電源完整性提升,有效抑制電源噪聲和電壓波動。在熱管理協(xié)同優(yōu)化方面,實現(xiàn)電熱協(xié)同優(yōu)化,為高功率AI芯片提供更穩(wěn)定的工作環(huán)境。它還有助于在有限芯片面積內(nèi)實現(xiàn)更高的電容密度,為功能模塊集成釋放更多空間,實現(xiàn)芯片面積優(yōu)化。
在下一代先進CMOS工藝中,一系列穩(wěn)定、低漏電的MIM電容密度增強技術(shù)具有相當?shù)膽?yīng)用潛力。英特爾代工將致力于持續(xù)創(chuàng)新,為AI時代的高性能計算芯片提供關(guān)鍵的電源管理解決方案。
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