Intel parla dei nuovi processi litografici e delle ultime tecnologie di packaging

L’impegno di Pat Gelsinger nell’aprire Intel alla produzione di chip per conto terzi implica la condivisione di maggiori informazioni e dettagli tecnici sui processi costruttivi sui quali l’azienda sta lavorando. I clienti di Intel devono infatti conoscere in anticipo i processi che la società di Santa Clara intende utilizzare.

Durante la conferenza Accelerated di questa settimana Intel ha rivelato molte più informazioni rispetto a quanto è solitamente abituata a fare. Un comportamento, quello voluto da Gelsinger, che certamente sta facendo bene all’azienda.

Uno dei punti salienti della presentazione riguarda l’abbandono del termine “nm” (nanometri): che Intel avrebbe presto deciso di rinominare i suoi processi produttivi era emerso ad aprile scorso e oggi arriva la conferma.
Nell’articolo citato abbiamo spiegato i motivi della scelta: parlare di nanometri ha poco senso perché la dimensione del singolo transistor non è l’unico parametro da valutare. E soprattutto non è possibile confrontare direttamente il processo costruttivo di un’azienda di semiconduttori con quello di un’altra se ci si limita ai nanometri.

Ad ogni modo, Intel preferisce d’ora in avanti chiamare i suoi processi produttivi 7, 4, 3, 20Å e 18Å.

L’azienda ha fissato un programma di sviluppo molto aggressivo: quest’anno l’obiettivo è raggiungere i 7 nm, l’anno prossimo i 4 nm, nel 2023 i 3 nm, nel 2024 i 20 angstrom (Å) e nel 2025 i 18 Å. Un angstrom è uguale a 0,1 nm: Intel introduce quindi una nuova scala litografica.
Ovviamente 20 Å significa spingere il processo costruttivo fino a 2 nm e con i 18 Å addirittura fino 1,8 nm.

Viste le difficoltà a migrare in tempi ragionevoli dai 14 ai 10 nm in tanti stanno sollevando dubbi sull’effettiva possibilità per Intel di raggiungere i vari traguardi nei tempi previsti. Cambiare nodo produttivo a cadenza quasi annuale è davvero qualcosa di estremamente ambizioso e per molti analisti di difficile concretizzazione.

Secondo Intel il processo a 7 nm fornirà il 10-15% di prestazioni per watt in più rispetto al SuperFin a 10nm ed sarà usato sia negli Alder Lake che debutteranno entro fine anno e nei Sapphire Rapids in arrivo nel 1° trimestre 2022.
Il processo a 4nm sarà il primo a utilizzare la luce ultravioletta estrema (EUV) con un aumento del 20% della resa per watt e miglioramenti per quanto riguarda l’area occupata
Il processo a 3 nm aumenterà la resa per watt di un ulteriore 18% rispetto al processo a 4 nm.

Intel svilupperà anche nuove interconnessioni a 45 micron (EMIB) e farà progredire Foveros ovvero la sua tecnologia di impilamento dei chip fino a 36 micron. Debutteranno nuove versioni chiamate Foveros Omni a 25 micron e Foveros Direct a 10 micron che sono in definitiva nuove e ancora più evolute tecnologie di incapsulamento.

Foveros Omni è la terza generazione di questa tecnologia e il suo nome deriva dal fatto che è una connessione omni-direzionale che permette ai chip di essere impilati in modo eterogeneo. Il chip superiore può essere più grande dei chip inferiori, permette di collegare i chip in modo incrociato e molto altro ancora.

Foveros Direct è la quarta generazione che permette la saldatura diretta delle connessioni in rame. Attualmente materiali di saldatura come lo stagno sono utilizzati per realizzare le interconnessioni ma ciò porta a perdite di corrente. Con questa generazione tali problemi saranno eliminati.

Per quanto riguarda il futuro dei transistor, Intel ha svelato RibbonFET, un transistor a effetto campo a nanolayer, quello che Samsung ha battezzato MBCFET.

Infine, la tecnologia PowerVias permetterà di creare transistor nel mezzo delle decine di strati che compongono un progetto di chip. Ciò aiuterà a ridurre i percorsi e i collegamenti tra gli strati fino ai transistor riducendo le perdite e il calore generato.