Gli annunci di Intel all’IEDM spingono la legge di Moore oltre il 2025

Intel mira a un miglioramento della densità dei chip grazie alle tecnologie di packaging avanzato, ad un ridimensionamento dei transistor dal 30% al 50% e all’elaborazione quantistica.

Durante l’IEEE Electron Devices Meeting (IEDM) 2021, Intel ha delineato il suo percorso tecnologico che dovrebbe estendere la validità della legge di Moore almeno fino al 2025. Sono tre le strade che l’azienda sta percorrendo in parallelo per raggiungere la meta: i processi di packaging avanzato con una densità delle interconnessioni 10 volte superiori al passato, il ridimensionamento dell’architettura del silicio con miglioramenti tra il 30 e il 50 % e l’utilizzo di tecnologie di elaborazione quantistica compatibili con il tradizionale silicio.

La legge di Moore

La legge di Moore ha cadenzato le innovazioni degli ultimi decenni in campo informatico e tecnologico, accompagnando lo sviluppo delle applicazioni più significative, dai mainframe agli smartphone. Questa legge sembra oggi arrivata al capolinea, nell’era dei dati illimitati e dell’intelligenza artificiale.

L’innovazione continua è la pietra angolare della legge di Moore.
Il Components Research Group di Intel è impegnato nell’innovazione in tre aree chiave: tecnologie di ridimensionamento per integrare più transistor; nuove combinazioni e nuovi materiali per migliorare l’efficienza energetica e la capacità di memoria; l’esplorazione di nuovi concetti fisici per rivoluzionare il modo in cui si elaborano i dati. Molte delle innovazioni che hanno infranto le precedenti barriere della Legge di Moore e che sono presenti nei dispositivi di uso comune sono iniziate con il lavoro di ricerca sui componenti di base; tra questi, i strained silicon, i gate metallici Hi-K, i transistor FinFET, i RibbonFET e le innovazioni di packaging EMIB e Foveros Direct.

Le tre aree di ricerca e sviluppo

Quanto illustrato all’IEDM 2021 dimostra che Intel è sulla buona strada per continuare il progresso e i vantaggi della Legge di Moore ben oltre il 2025 attraverso le sue tre principali aree di ricerca.

1. Intel sta portando avanti una ricerca significativa nelle tecnologie di ridimensionamento dei transistor per aumentarne la densità nei prodotti futuri:

• I ricercatori dell’azienda hanno delineato soluzioni per le sfide di progettazione, processo e assemblaggio delle interconnessioni ibride, prevedendo un miglioramento della densità di interconnessione di oltre 10 volte. In occasione dell’evento Intel Accelerated di luglio, Intel ha annunciato l’intenzione di introdurre Foveros Direct che consente bump pitch inferiori a 10 micron, fornendo un aumento dell’ordine di grandezza della densità di interconnessione per l’impilamento 3D. Per consentire all’ecosistema di ottenere i vantaggi del packaging avanzato, Intel auspica anche la creazione di nuovi standard di settore e procedure di test per un ecosistema di chiplet con bonding ibrido.
• Guardando oltre la sua tecnologia più avanzata gate-all-around RibbonFET, Intel sta dominando l’era post-FinFET con un approccio allo stacking multiplo che mira a ottenere un miglioramento del ridimensionamento dal 30% al 50% per spingere sempre più avanti la legge di Moore, realizzando più transistor per millimetro quadrato.
• Intel sta anche aprendo la strada all’avanzamento della Legge di Moore nell’era dell’angstrom con ricerche su nuovi materiali dello spessore di pochi atomi che possono essere utilizzati per realizzare transistor che superano i limiti dei canali di silicio convenzionali, consentendo l’integrazione di molti più transistor a parità di superficie del die, per una potenza di calcolo sempre più spinta nel prossimo decennio.

2. Intel sta introducendo nuove funzionalità grazie a nuovi materiali e nuove combinazioni:

• Tecnologie di alimentazione più efficienti stanno arrivando grazie all’integrazione di interruttori per commutazione basati su GaN con driver CMOS realizzati su wafer da 300 mm. Ciò pone le basi per un incremento dell’efficienza energetica, e la la riduzione di spazi e pesi.
• Un altro miglioramento arriva dalle capacità di lettura/scrittura a bassa latenza dei sistemi che utilizzano i nuovi materiali ferroelettrici per una tecnologia DRAM embedded di prossima generazione in grado di fornire maggiori risorse di memoria per affrontare la crescente complessità delle applicazioni di elaborazione, dai giochi all’intelligenza artificiale.

3. Intel sta ottenendo prestazioni straordinarie con l’elaborazione quantistica basata su transistor al silicio, oltre a switch completamente nuovi per l’elaborazione efficiente dal punto di vista energetico con nuovi dispositivi a temperatura ambiente. In futuro, queste soluzioni potrebbero sostituire i classici transistor MOSFET utilizzando concetti fisici completamente nuovi:

• Allo IEDM 2021, Intel ha dimostrato la prima realizzazione sperimentale al mondo di un dispositivo logico MESO (magnetoelectric spin-orbit) a temperatura ambiente, per verificare un nuovo tipo di transistor basato sulla commutazione di magneti su scala nanometrica.
• Intel e IMEC sono impegnate nella ricerca sui materiali spintronici nel tentativo di realizzare un dispositivo spin-torque completamente funzionante.
• Intel sta anche lavorando ad un processo di fabbricazione degli spin qubit basato sulla tecnologia CMOS con wafer da 300 mm.

Components Research, il gruppo di ricerca di Intel Technology Development, è responsabile delle innovative opzioni tecnologiche di processo e packaging per estendere la legge di Moore e per abilitare i servizi Intel. Componet Research opera in stretto contatto con le unità aziendali dell’azienda per anticipare le esigenze future e collabora con gruppi esterni, dai laboratori di ricerca del governo degli Stati Uniti ai consorzi industriali e ai team di ricerca di altre nazioni.