Công nghệ Powervia của Intel là một sự đổi mới lớn trong các phương pháp cung cấp năng lượng chip truyền thống và dự kiến sẽ được sản xuất hàng loạt trên nút Quy trình Intel 20A trong nửa đầu năm 2024. Công nghệ này được coi là sự tiếp nối quan trọng của luật Moore.Quá trình phát triển của nó được thực hiện độc lập từ các bóng bán dẫn Ribbonfet để đảm bảo rằng Powervia có thể được sử dụng một cách hiệu quả trong sản xuất chip Intel 20A và 18A Process.Thông qua thử nghiệm rộng rãi và gỡ lỗi Powervia trên các nút thử nghiệm nội bộ, Intel đã xác nhận vai trò quan trọng của mình trong việc cải thiện hiệu quả của chip.Tỷ lệ sử dụng đơn vị vượt quá 90%và nó có thể thúc đẩy đáng kể công nghệ co rút bóng bán dẫn và giúp các công ty thiết kế chip cải thiện sản phẩm của họ.Hiệu suất và hiệu quả năng lượng.
Intel tin rằng công nghệ Powervia là một cột mốc khác sau Finfet.Mặc dù Ribbonfet có thể không có lợi thế tuyệt đối so với các công nghệ GAAFET cạnh tranh, nhưng sự dẫn đầu của Powervia rất rõ ràng.Ngành công nghiệp không hy vọng TSMC sẽ triển khai công nghệ tương tự trước các nút N2P vào cuối năm 2026 hoặc đầu năm 2027. Powervia được kết hợp với các đổi mới công nghệ trong quá khứ của Intel như silicon căng.
Điều đáng nói là việc ra mắt các nút quy trình 20A và 18A của Intel sẽ không chỉ phục vụ sự tiến bộ của các sản phẩm của Intel, mà còn có tác động sâu sắc đến toàn bộ ngành công nghiệp chip và dịch vụ đúc của Intel.Điều này đánh dấu sự xuất hiện chính thức của Intel của kỷ nguyên Angstrom và mở một chương mới về công nghệ chip.
Mạng lưới cung cấp điện ngược (BS-PDN), là một trong những công nghệ cốt lõi của Powervia, đã lặng lẽ xuất hiện trong ngành sản xuất chip tương tự như công nghệ EUV, và được coi là cơ sở để tiếp tục thúc đẩy phát triển các nút quy trình tốt hơn.Từ giai đoạn đầu tiên của sản xuất chip, việc xây dựng mạng cung cấp năng lượng đòi hỏi phải kiểm soát chính xác, bắt đầu từ việc khắc lớp dưới cùng của bóng bán dẫn đến nguồn điện trên lớp trên cùng.Quá trình này đòi hỏi sự hỗ trợ của các công cụ chính xác cao như EUV và công nghệ tiếp xúc nhiều.Chính việc xây dựng phức tạp và chính xác này làm cho sản xuất chip trở thành một quá trình đắt tiền và phức tạp, nhưng nó cũng là chìa khóa để cải thiện hiệu suất và hiệu quả của chip.
Trên cơ sở này, thông qua việc xây dựng nhiều lớp kim loại, các electron có thể được truyền một cách hiệu quả giữa các bóng bán dẫn để cung cấp năng lượng và tín hiệu cần thiết cho các phần khác nhau của chip.Intel ví quá trình làm pizza, và trong khi nó có vẻ hơi đơn giản, phép ẩn dụ mô tả một cách sinh động sự phức tạp của sản xuất chip.Khi công nghệ tiến bộ, các bộ xử lý hiệu suất cao hiện đại thường chứa từ 10 đến 20 lớp kim loại và một khi chip được sản xuất, chip thường được lật để các giao diện năng lượng và dữ liệu nằm dưới cùng của chip và bóng bán dẫnđang ở trên đầu..Ưu điểm của thiết kế flip-chip này là dễ dàng gỡ lỗi và làm mát chip hơn, nhưng nó cũng mang lại nhiều thách thức cho nguồn điện trước.
Powervia đã được giới thiệu để giải quyết những thách thức này.Bằng cách tách các mạng truyền tín hiệu và điện và xây dựng mạng cung cấp năng lượng ở mặt sau của chip, Powervia đơn giản hóa rất nhiều cấu trúc của chip và giúp cải thiện hiệu suất chip.Lợi ích trực tiếp của phương pháp cung cấp năng lượng mặt sau này là nó không chỉ thư giãn các quy tắc thiết kế của lớp kim loại và cải thiện mức độ tự do thiết kế, mà còn làm chậm hiệu ứng của IR DROOP, cải thiện hiệu quả truyền năng lượng của chip, loại bỏ sự can thiệp, và do đó giải quyết vấn đề dữ liệu vấn đề tắc nghẽn kết nối đã làm hỏng ngành công nghiệp trong một thập kỷ.
Tất nhiên, việc thực hiện công nghệ Powervia cũng phải đối mặt với những thách thức của riêng mình.Vì lớp bóng bán dẫn nằm ở giữa chip thay vì ở cuối, các công cụ gỡ lỗi truyền thống không thể truy cập trực tiếp lớp bóng bán dẫn để thử nghiệm.Bây giờ có khoảng 15 lớp đường tín hiệu giữa lớp bóng bán dẫn và lớp tản nhiệt.Thử thách này, trong khi nản chí, là không thể vượt qua.Intel đã xác minh thành công tính hiệu quả của các quy trình gỡ lỗi này bằng cách thiết kế một số lỗi có thể kiểm soát được và sử dụng công cụ gỡ lỗi Powervia của riêng mình.Đồng thời, công nghệ xây dựng lớp năng lượng ở mặt sau của chip cũng chưa từng có.Nó làm tăng sự phức tạp của quá trình sản xuất và khả năng lỗi.Tuy nhiên, Intel đã cải thiện hiệu quả sự ổn định và độ tin cậy của quy trình sản xuất bằng cách sử dụng công nghệ WAFERS và TSV của nhà cung cấp dịch vụ..
Cuối cùng, Intel đã xác nhận sự thành công của công nghệ Powervia thông qua một mã thử nghiệm có tên mã "Blue Sky Creek".Mặc dù Powervia có rủi ro thực hiện kỹ thuật cao hơn, bằng cách kết hợp nó với quy trình Intel 4 và tận dụng công nghệ EUV, Intel đã chứng minh những lợi thế đáng kể của Powervia trong việc cải thiện việc sử dụng đơn vị, giảm điện áp nền tảng và tăng hiệu quả tần số, đồng thời cho thấy sự tan truyền nhiệt tốt của nóđặc trưng.Loạt kết quả thử nghiệm này không chỉ chứng minh tính khả thi của công nghệ Powervia, mà còn chứng minh tiềm năng to lớn của nó trong những tiến bộ công nghệ chip trong tương lai.