На Международной конференции по электронным устройствам IEEE 2025 года (IEDM 2025) компания Intel Foundry продемонстрировала ключевой технологический прорыв в проектировании микросхем системного уровня в эпоху искусственного интеллекта — следующее поколение встроенных развязывающих конденсаторов. Ожидается, что это нововведение решит проблему с источниками питания, возникающую из-за постоянного сокращения количества транзисторов, и обеспечит более стабильное и эффективное решение по питанию для искусственного интеллекта и высокопроизводительных чипов.
Инновационные материалы для конденсаторов
Исследователи из Intel Foundry демонстрируют три новых материала конденсаторов металл-изолятор-металл (MIM) для конструкций глубоких траншей:
(1) Сегнетоэлектрический оксид гафния-циркония (HfZrO): использует характеристики спонтанной поляризации сегнетоэлектрических материалов для достижения высокой диэлектрической проницаемости на наноуровне;
(2) Диоксид титана (TiO₂): обладает превосходными диэлектрическими свойствами и термической стабильностью;
(3) Титанат стронция (SrTiO₃): материал со структурой перовскита, который демонстрирует превосходную плотность емкости в глубоких траншеях.
Эти материалы обеспечивают равномерный и контролируемый рост пленки в структурах с глубокими траншеями посредством атомно-слоевого осаждения (ALD), что значительно улучшает качество интерфейса и повышает надежность устройства.
Прорывные показатели производительности
Эта технология совершила скачок между поколениями, что отражено в:
(2) Плотность емкости: достижение 60–98 фФ/мкм², что является значительным улучшением по сравнению с современной передовой технологией;
(2) Характеристики утечки: уровень утечки в 1000 раз ниже целевого показателя отрасли, что значительно снижает статическое энергопотребление;
(3) Надежность: не влияет на такие показатели, как дрейф емкости и напряжение пробоя.
Преимущества системного уровня
Этот технологический прорыв принесет множество преимуществ при проектировании микросхем искусственного интеллекта, включая улучшенную целостность электропитания и эффективное подавление шума источника питания и колебаний напряжения. Что касается совместной оптимизации управления температурным режимом, совместная оптимизация электрических и тепловых режимов достигается для обеспечения более стабильной рабочей среды для мощных чипов искусственного интеллекта. Это также помогает достичь более высокой плотности емкости на ограниченной площади кристалла, освобождая больше места для интеграции функциональных модулей и достигая оптимизации площади кристалла.
В следующем поколении передовых КМОП-процессов ряд стабильных технологий повышения плотности емкости MIM с низкими утечками имеют значительный прикладной потенциал. Intel Foundry будет стремиться к постоянным инновациям и предоставлять ключевые решения по управлению питанием для высокопроизводительных вычислительных чипов в эпоху искусственного интеллекта.