摩尔定律的下一波将依赖于一个被称为系统技术协同优化的发展概念安·b·凯莱赫英特尔公司的技术开发总经理在接受采访时表示亚博真人yabo.at在她的全体演讲之前2022年IEEE电子器件会议(IEDM)。
“摩尔定律是关于增加功能的整合，”凯莱赫说。“当我们展望未来10到20年的时候，会有一个充满创新的管道”，这将延续每两年改进产品的节奏。这条道路包括半导体工艺和设计的持续改进，但系统技术协同优化(STCO)将带来最大的不同。
凯莱赫称之为“由外而内”的发展方式。它从产品需要支持的工作负载和软件开始，然后深入到系统架构，然后是封装中必须使用什么类型的硅，最后是半导体制造工艺。她说:“通过系统技术协同优化，这意味着所有的部分都被优化在一起，这样你就能得到最终产品的最佳答案。”
安·b·凯莱赫英特尔
STCO现在是一个选择，很大程度上是因为先进的包装，如3D集成的高带宽连接chiplets-小型，功能芯片-在一个单一的包装。这意味着曾经在单个芯片上的功能可以分解到专用的芯片上，然后每个芯片都可以使用最优的半导体工艺技术来制造。例如，凯莱赫在她的全体会议中指出，高性能计算需要每个处理器核心大量的缓存内存，但芯片制造商缩小SRAM的能力并没有与缩小逻辑的速度同步。因此，使用不同的处理技术将SRAM缓存和计算核心作为单独的芯片构建，然后使用3D集成将它们拼接在一起是有意义的。
Kelleher说，STCO的一个关键例子是旧桥处理器的核心极光超级计算机。它由47个活性晶片(以及8个热传导空白)组成。它们通过先进的水平连接(2.5D封装技术)和3D堆叠拼接在一起。她说:“它将来自不同晶圆厂的硅聚集在一起，使它们能够聚集在一起，这样系统就能够在设计的工作负载下运行。”
英特尔将系统技术协同优化的概念视为摩尔定律的下一个阶段。英特尔
在IEDM上，英特尔的工程师将报告他们已经提高了他们的密度三维混合键合技术是2021年报告的10倍。连接密度的增加意味着更多的芯片功能可以分解到单独的芯片上，从而为使用STCO改善结果提供了更大的潜力。混合键距，即相互连接之间的距离，使用这项新技术仅为3微米。这样，就可以从处理器核心中分离出更多的缓存。Kelleher表示，将键间距降低到2微米到100纳米之间，就意味着可以开始将今天必须在同一块硅片上的逻辑功能分开。
通过分解功能来优化系统的驱动正在对未来的半导体制造工艺产生影响。未来的半导体工艺技术必须应对3d封装环境的热应力。但互连技术可能会出现最大的变化。Kelleher表示，英特尔将推出一项名为PowerVia的技术。后方电力输送更一般地说，是在2024年。PowerVia将芯片的电力传输网络移到硅片下面，减小逻辑单元的尺寸，降低功耗。但凯莱赫表示，这也“为我们提供了不同的机会，让我们可以做什么，以及如何在一揽子计划中相互联系”。
系统技术协同优化(STCO)通过考虑从软件到工艺技术的一切因素来优化计算机系统。英特尔
凯莱赫强调，STCO仍处于起步阶段。电子设计自动化(EDA)工具已经解决了STCO的前身，设计技术协同优化(DTCO)，其重点是逻辑单元级和功能块级优化。她说:“但是一些EDA工具供应商已经在研究这个问题了。”“展望未来，重点将放在帮助实现STCO的方法和工具上。”
随着STCO的发展，设备工程师可能不得不与之一起发展。凯莱赫说:“一般来说，工程师需要继续掌握他们的设备知识，但也要开始理解他们的技术和设备的用例。“随着我们进入更多的STCO世界，我们将需要更多的跨学科技能。”
英特尔的路线图
凯莱赫还更新了英特尔的路线图，将其与摩尔定律的进展和自2000年以来设备的演变联系起来发明第一个晶体管．最重要的是，从英特尔宣布其计划开始，一切都在正轨上新的制造业路线图据凯莱赫说，不到两年前。但她确实补充了一些细节，说明哪些处理器将与新技术一起亮相。
英特尔正在按计划完成其工艺技术路线图。英特尔
将于2024年上半年投产的英特尔20A仍然是技术上的重大飞跃。它同时引入了一种新的晶体管结构——ribbonfet(更一般地被称为栅极全能晶体管或纳米薄片晶体管)和PowerVia后台电源传输。当被问及所涉及的风险时，凯莱赫解释了这个策略。
“他们没有有但我们看到了转移到PowerVia来实现(RibbonFET)技术的巨大好处，”她说。她解释说，开发过程是并行进行的，以减少延误的风险。英特尔正在使用finfet(目前使用的晶体管架构)和PowerVia进行测试。她说:“这一直非常成功，它使我们能够加快开发工作。”
未来的晶体管
凯莱赫的演讲是在IEEE电子器件协会庆祝的晶体管发明75周年．在亚博真人yabo.at，我们询问了专家2047年晶体管诞生100周年时可能会是什么样子．凯莱赫的观点反映了晶体管技术的长寿命，指出平面晶体管设计从1960年持续到2010年左右，而它的继任者FinFET仍然很强大。“现在我们要去的是可能还会持续20多年的带状场效应晶体管……所以我预计我们会在一个有堆叠的带状场效应晶体管的地方，”她建议道。(英特尔的工程师描述一下这项技术在2022年12月号亚博真人yabo.at然而，到那时，这些条带可能由二维半导体而不是硅制成。
