Intel hat kürzlich auf der VLSI-Konferenz in Hawaii spannende Details zu seinem neuen 3-nm-Fertigungsprozess namens „Intel 3“ vorgestellt. Diese Fortschritte markieren einen Schritt für das Unternehmen und die gesamte Halbleiterindustrie. Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf die wichtigsten Entwicklungen werfen.
Verbesserte Leistung und höhere Transistordichte
Mit Intel 3 macht das Unternehmen einen großen Sprung in der EUV-Fertigung (Extreme Ultraviolet Lithography). Der neue Prozess ermöglicht eine bis zu 18 % höhere Schaltgeschwindigkeit und eine Steigerung der Transistordichte um bis zu 10 %. Diese Verbesserungen resultieren aus einem veränderten Design der Transistoren, das von drei auf zwei Finfets pro Transistor umgestellt wurde. Dadurch verringert sich die Höhe der Transistoren von 240 nm auf 210 nm.
Technologische Innovationen
Intel 3 ist der letzte Finfet-Prozess von Intel, bevor das Unternehmen mit Intel 20A auf Gate-all-around-Fets (GAAFets) umsteigt. Ein auffälliger Unterschied zu seinem Vorgänger Intel 4 ist die Einführung einer High-Density-Bibliothek. Trotz der geringeren Anzahl an Finfets pro Transistor bleibt die High-Performance-Bibliothek mit drei Finfets erhalten, um verschiedene Leistungsanforderungen zu erfüllen.
Vergleich mit TSMC
Im Vergleich zum N3E-Prozess des Konkurrenten TSMC zeigt sich, dass Intels Transistoren etwas größer sind. Der Fin Pitch und der Contacted Poly Pitch (CPP) sind bei Intel 3 mit 30 nm bzw. 50 nm etwas größer als bei TSMC mit 26 nm bzw. 48 oder 54 nm. Auch der Minimum Metal Pitch, der Abstand der Leiter in der ersten Metallisierungsebene, ist bei Intel 3 mit 30 nm größer als bei TSMC mit 23 nm. Diese Unterschiede bedeuten, dass TSMC kleinere Transistoren fertigen kann. Allerdings zielt Intel mit seiner Fertigung nicht auf extrem energieeffiziente Chips wie für Smartphones, sondern auf andere Segmente, wo Intel 3 konkurrenzfähig ist.
Detailverbesserungen
Intel 3 bringt zahlreiche Detailverbesserungen mit sich, die die Leistung und Effizienz der neuen 3-nm-Technologie deutlich steigern. Ein verbessertes Fin-Profil führt zu einem besseren Verhalten der Transistoren bei niedrigen Schaltspannungen. Reduzierte Leckströme ermöglichen höhere Ströme bei gleicher Verlustleistung, was die Energieeffizienz steigert. Der flexible Leiter-Stack bietet Optionen mit 14, 18 oder 21 Metallisierungsebenen, was mehr Spielraum bei der Optimierung für Leistung oder Kosteneffizienz bietet. Optimierungen an den unteren sieben Metallisierungsebenen reduzieren kapazitive Effekte um 8 %, was höhere Schaltgeschwindigkeiten ermöglicht. Kleinere Transistorkontakte und neue Materialien verbessern den Kontaktwiderstand, was die Effizienz und Schaltgeschwindigkeit der Transistoren weiter erhöht. Durch diese Verbesserungen setzt Intel 3 neue Maßstäbe in der Halbleitertechnologie.
Zukünftige Varianten
Intel 3 wird in verschiedenen Varianten angeboten, um unterschiedliche Marktsegmente zu bedienen:
Intel 3-T: Diese Variante wird langfristig für die sechste Generation der Xeon-SP-CPUs und für Intels Advanced Packaging-Technologien wie Foveros und EMIB genutzt. Durch die Unterstützung von Through Silicon Vias (TSVs) können weitere Dies aufgestapelt werden, was Intel 4 nicht unterstützt.
Intel 3-PT: Dieser Prozess ist für Hochleistungsrechner und KI-Beschleuniger gedacht. TSVs können dichter gepackt werden, und Dies ohne Lotkugeln können mittels Hybrid Bonding verbunden werden. Diese Technologie könnte für den 2025 angekündigten GPU-Beschleuniger Falcon Shores verwendet werden.
Intel 3-E: Diese Variante ist für analoge Schaltungen optimiert und soll Chipsätze und Speichercontroller abdecken, was sie zum langlebigsten Mitglied der Familie machen könnte.
Fazit
Intel 3 stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Halbleiterfertigung dar. Mit einer höheren Schaltgeschwindigkeit, einer höheren Transistordichte und zahlreichen Detailverbesserungen positioniert sich Intel stark im Wettbewerb. Die verschiedenen Varianten von Intel 3 zeigen, dass das Unternehmen flexibel auf unterschiedliche Marktanforderungen reagieren kann. Es bleibt spannend zu sehen, wie sich diese Technologien in den kommenden Jahren entwickeln und welche weiteren Innovationen Intel präsentieren wird.
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