Vor kurzem hat Intel die Backside-Power-Delivery-Technologie auf einem Testchip mit dem Codenamen „Blue Sky Creek” auf Produktebene umgesetzt, um den Leistungsanforderungen der nächsten Computergeneration gerecht zu werden. Intel stellte die Ergebnisse dieser Forschung in zwei Beiträgen vor, die auf dem VLSI-Symposium vom 11. bis 16. Juni dieses Jahres in Kyoto, Japan, präsentiert wurden. Weitere Informationen
Mit der Weiterentwicklung der Prozessknoten steht die traditionelle Front-Side-Stromversorgungstechnologie vor zahlreichen Herausforderungen. Da sich die Signal- und Stromleitungen auf der Vorderseite des Wafers befinden, müssen sie sich die Ressourcen auf jeder Metallschicht teilen oder sogar um sie konkurrieren. Dies erfordert Maßnahmen zur Vergrößerung des Abstands zwischen den Metallschicht-Pins, was zu höheren Kosten und größerer Komplexität führt. Als Reaktion darauf hat die Branche begonnen, die Möglichkeit einer Verlagerung der Stromverteilung auf die Rückseite zu untersuchen. Die Stromversorgungstechnologie auf der Rückseite trennt Signal- und Stromleitungen und verlagert letztere auf die Rückseite des Wafers, wodurch eine individuelle Optimierung ermöglicht wird. Dies führt zu einer höheren Leistung und geringeren Kosten, bringt jedoch auch Herausforderungen in Bezug auf Ausbeute, Zuverlässigkeit, Wärmeableitung und Fehlerbehebung mit sich.
Berichten zufolge werden sowohl die Intel 20A- als auch die Intel 18A-Prozessknoten die PowerVia-Technologie zur Stromversorgung auf der Rückseite zusammen mit der RibbonFET-Allround-Gate-Technologie übernehmen. Um diese Herausforderungen zu bewältigen und die Entwicklung zu beschleunigen, entschied sich Intel dafür, die PowerVia- und RibbonFET-Technologien separat zu entwickeln, wobei PowerVia die Vorreiterrolle übernahm. Tests haben gezeigt, dass die PowerVia-Technologie die Chip-Effizienz erheblich verbessert, wobei die Auslastung für die meisten Standardzellenbereiche über 90 % liegt. Die Transistorgrößen werden deutlich reduziert, die Einheitsdichte wird erheblich erhöht, und PowerVia erzielt bei Tests hohe Ertrags- und Zuverlässigkeitsindikatoren, was den erwarteten Wert dieser Technologie unter Beweis stellt. Tests zeigen auch, dass PowerVia die Plattformspannung um 30 % reduziert und eine Frequenzsteigerung von 6 % bringt.
Darüber hinaus hat Intel eine Wärmeableitungstechnologie entwickelt, um Überhitzungsprobleme zu vermeiden. Das Debugging-Team hat außerdem neue Techniken entwickelt, um verschiedene Probleme zu beheben, die beim Debugging dieser neuartigen Transistorkonstruktionsstruktur auftreten. PowerVia-Testchips weisen günstige Wärmeableitungseigenschaften auf, die den Erwartungen hinsichtlich einer höheren Leistungsdichte durch logische Miniaturisierung entsprechen.
Ben Sell, Vice President of Technology Development bei Intel, erklärte: „Intel treibt den Plan „Vier Jahre, fünf Prozessknoten“ aktiv voran und hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 eine Billion Transistoren in einem einzigen Gehäuse zu integrieren. PowerVia stellt einen bedeutenden Meilenstein für beide Ziele dar. Durch den Einsatz experimentell hergestellter Prozessknoten und deren Testchips hat Intel das Risiko der Anwendung der Rückseitenstromversorgung auf fortschrittliche Prozessknoten reduziert und bringt die Rückseitenstromversorgungstechnologie auf den Markt.“
Es wird davon ausgegangen, dass Mauro Kobrinsky, technischer Experte bei Intel, in einem dritten Beitrag, der auf dem VLSI-Symposium vorgestellt werden soll, näher auf die Forschungsergebnisse von Intel zu fortschrittlicheren Einsatzmethoden für PowerVia eingehen wird, beispielsweise zur gleichzeitigen Signalübertragung und Stromversorgung auf der Vorder- und Rückseite des Wafers.
