英特尔PowerVia芯片背面供电即将量产

接下来，让我们跟随英特尔的步伐，深入了解其即将推出的PowerVia芯片制造技术及其为行业带来的革新。

在即将举行的VLSI会议上，英特尔将向世界展示其在PowerVia技术方面的最新进展，并发表两篇相关论文。这项新技术将成为英特尔持续推动摩尔定律发展的关键力量。英特尔技术专家MauroKobrinsky还将详细阐述PowerVia的更先进部署方法，如在晶圆正面和背面同时实现信号传输和供电的研究成果。

PowerVia技术预计将在2024年上半年，于Intel20A制程节点上亮相。该技术旨在解决当前芯片制造过程中的主要挑战，通过独特的背面供电网络（BS-PDN），将信号和电源传输网络分离，有效避免了前端供电的IRDrop/Droop效应问题。这使得电源线和信号线不再争夺空间，避免了相互干扰，大大提高了电源传输效率。

英特尔深知PowerVia技术的潜力，因此在内部测试节点上进行了广泛的测试，以确保其在Intel20A和Intel18A制程芯片生产中的妥善应用。测试结果显示，PowerVia技术能显著提高芯片的使用效率，单元利用率超过90%，并有助于实现晶体管的大幅微缩。这将为芯片设计公司带来更高的产品性能和能效。

值得一提的是，PowerVia技术与RibbonFET晶体管的结合，被视为英特尔的新“FinFET”时刻。虽然RibbonFET与竞争对手的GAAFET相比可能不占优势，但PowerVia技术的领先优势明显。据预测，台积电可能在2026年底或2027年初的N2P节点之前不会部署这项技术。

英特尔对PowerVia技术的信心并未因此而动摇。他们将该技术与应变硅、高K金属栅极和FinFET晶体管的创新相提并论，这些都是英特尔率先在业界推出的技术。英特尔将其视为迎接埃米时代的创举，并强调Intel20A和Intel18A制程不仅面向英特尔自家产品，也对英特尔代工服务（IFS）具有重大意义。

那么，PowerVia技术是如何实现的呢？英特尔提供了一段视频，以形象的方式介绍了PowerVia架构。该技术通过将晶圆倒置并抛光，在芯片的另一侧构建用于供电的金属层，从而实现背面供电。这样一来，英特尔得到了本质上是双面芯片，一侧传输电源轨，另一侧传输信号。

迁移到背面供电为芯片制造带来了许多好处。它可以简化芯片的构造，放宽金属层的厚度要求。背面供电网络还为芯片带来了一些性能改进。这一切都预示着芯片制造行业的未来革新。

英特尔的PowerVia技术将为芯片制造行业带来前所未有的变革。我们期待这一技术在未来能够带来更多的惊喜和突破。在探讨晶体管功率传输的前沿技术时，英特尔的PowerVia技术引起了广泛关注。这一技术的核心在于优化功率传输路径，以抵消IRDroop效应，从而更有效地向晶体管层传输功率，并消除潜在的干扰。这不仅是技术的飞跃，更是解决了长期以来困扰行业的互连瓶颈问题。

PowerVia技术的实施面临诸多挑战。测试难题是一大考验。由于晶体管层位于芯片中部而非末端，传统的调试工具无法直接穿透进行测试。晶体管层和散热层之间复杂的信号线路结构也为测试增加了难度。但英特尔凭借其创新的调试工具，成功应对了这些挑战，并在芯片设计中巧妙地引入了一些“复活节彩蛋”缺陷，以验证其验证团队的能力。

制造难题同样突出。在芯片背面构建电源层是一项前所未有的尝试，这无疑增加了出错的可能性。不仅电力传输需要精细调控以确保效率，而且整个过程中还不能对良品率产生负面影响。

为了应对这些挑战，英特尔采取了一系列创新措施。其中之一是使用了载体晶圆，为芯片提供必要的刚性。在PowerVia晶圆正面制造完成后，载体晶圆被粘合到其正面，充当虚拟晶圆以支撑芯片。这一措施有效解决了双面芯片制造工艺中硅晶圆过度磨损的问题。值得一提的是，载体晶圆在整个芯片生命周期中都是不可或缺的一部分，并在最后阶段被抛光至所需厚度。考虑到其位于芯片的信号侧，英特尔在改善热传递技术时充分考虑到这一因素。

英特尔还巧妙地利用TSV进行电源布线，特别是在PowerVia中的晶体管层使用了纳米级TSV。这一创新让电力能够更直接地输送到晶体管层，避免了传统电源布线设计的复杂性。

通过研发代号“BlueSkyCreek”的测试芯片，英特尔成功验证了PowerVia技术的潜力。这款测试芯片结合了Intel4工艺和基于IntelCrestmontCPU架构的E-coresdie，展示了PowerVia技术的出色表现。测试结果显示，该芯片的电压大幅降低，频率增益显著，且具有良好的散热特性。这一技术还带来了设计规则的改进，提高了单元密度和成本效益。

英特尔技术开发副总裁BenSell表示，PowerVia技术是公司在实现“四年五个制程节点”计划过程中的重要里程碑。通过采用试验性生产的制程节点及其测试芯片，英特尔降低了将背面供电技术应用于先进制程节点的风险。这不仅使公司在竞争中占据领先地位，还为未来在单个封装中集成更多晶体管奠定了基础。PowerVia技术是英特尔在晶体管功率传输领域取得的重要突破，为未来的技术发展开辟了新道路。