英特尔及代工业务亮相IEDM 2025 多项半导体技术实现突破性进展

在2025年IEEE国际电子器件会议(IEDM)上,英特尔及英特尔代工的研究团队带来了一系列重磅技术成果发布,涵盖晶体管供电、新型芯粒、二维场效应晶体管(2D FETs)等多个关键领域,为先进半导体制造的技术瓶颈突破提供了全新解决方案,引发业界广泛关注。

此次大会上,英特尔团队在片上去耦电容的金属-绝缘体-金属(MIM)材料研究中取得核心突破。针对晶体管不断微缩过程中面临的供电稳定性难题,团队展示了铁电铪锆氧化物(HZO)、氧化钛(TiO)和钛酸锶(STO)三种高性能MIM堆叠材料。这些材料可适配深槽电容结构,且与标准芯片后端制造工艺完全兼容,其平面电容值达到每平方微米60至98飞法拉(fF/μm²),相较于当前先进技术实现大幅提升,同时漏电水平比业界目标低1000倍,在电容漂移、击穿电压等可靠性指标上表现优异,为下一代先进CMOS工艺提供了稳定高效的嵌入式去耦电容解决方案。

在新型芯粒技术领域,英特尔代工展示了业界领先的300毫米硅基氮化镓(GaN-on-Silicon)芯粒技术。该芯粒厚度仅19微米,比人类头发丝更纤细,通过完整工艺处理、削薄及切割300毫米硅基氮化镓晶圆制成。尤为值得关注的是,其集成了功能完备的CMOS数字电路库,涵盖逻辑门、多路复用器、触发器、环形振荡器等核心组件,基于单片集成的氮化镓N型金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管与硅基P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管工艺实现。经过时间依赖介质击穿(TDDB)、正偏置温度不稳定性(pBTI)等多项可靠性测试,该技术表现出良好的稳定性,有望为高性能电力电子和高速射频电子应用破解供电与效率难题。

针对数据中心领域的关键痛点,英特尔研究团队聚焦静默数据错误(SDE)问题展开深入研究。研究发现,传统结构化测试技术如扫描测试难以检测部分制造缺陷,这些缺陷可能导致系统级芯片(SoC)在大规模部署后出现静默数据损坏。团队通过多代服务器SoC的实践验证,强调了多样化功能测试的重要性,例如英特尔Data Center Diagnostic Tool测试套件中的相关测试,可有效筛查运行过程中可能显现的静默数据错误缺陷,为云数据中心的系统可靠性提供保障。

在二维场效应晶体管技术的微缩与优化方面,英特尔与合作伙伴推出多项创新成果。与维也纳工业大学合作的研究,针对单层二硫化钼(MoS₂)沟道搭配非晶态氧化铪(HfO₂)栅极堆叠结构的平面和全环绕栅极(GAA)两种晶体管,开展滞回效应、偏压温度不稳定性、随机电报噪声等测试,深入探究氧化层内部及沟道/绝缘体界面的陷阱物理机制,为二维材料替代硅用于微型化晶体管提供了关键参考。与IMEC合作的团队则利用过渡金属二硫族化物的独特特性,开发出可与晶圆厂工艺兼容的选择性刻蚀工艺,成功制造出类镶嵌型顶接触二维场效应晶体管,并将顶栅的电容等效厚度从2.5nm降至1.5nm,构建了二维集成的三大基础技术模块。

此外,英特尔与首尔大学联合举办的技术课堂,系统梳理了CMOS微缩技术的最新进展。从鳍式场效应晶体管(FinFET)到纳米片/全环绕栅极(GAA)技术,再到介质隔离的N-P片/叉片技术及堆叠式N-P纳米片/互补场效应晶体管(CFET),全面探讨了在平衡功耗、性能和面积(PPA)的基础上,如何通过背面供电网络(BSPDN)、设计工艺协同优化(DTCO)等创新手段,应对AI和高性能计算(HPC)的算力需求,同时兼顾成本与产品上市时间等关键因素。

此次英特尔及英特尔代工在IEDM 2025上的技术成果集中亮相,不仅展现了其在半导体核心技术领域的深厚积累与创新实力,更为全球半导体产业的技术演进指明了多个重要方向,将有力推动先进半导体制造技术在各类高端电子设备中的应用落地。