在2025年IEEE國(guó)際電子器件大會(huì)（IEDM 2025）上，英特爾代工展示了針對(duì)AI時(shí)代系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)突破——下一代嵌入式去耦電容器，這一創(chuàng)新有望解決晶體管持續(xù)微縮過(guò)程中面臨的供電瓶頸，為AI和高性能芯片提供了更穩(wěn)定、更高效的電源解決方案。

電容材料創(chuàng)新

英特爾代工的研究人員展示了三種新型金屬-絕緣體-金屬（MIM）電容器材料，用于深溝槽結(jié)構(gòu)：

（1）鐵電鉿鋯氧化物（HfZrO）：利用鐵電材料的自發(fā)極化特性，在納米級(jí)尺度下實(shí)現(xiàn)高介電常數(shù)；

（2）二氧化鈦（TiO?）：具有優(yōu)異的介電性能和熱穩(wěn)定性；

（3）鈦酸鍶（SrTiO?）：鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，在深溝槽中展現(xiàn)出卓越的電容密度。

這些材料可通過(guò)原子層沉積（ALD）在深溝槽結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)均勻且可控的薄膜生長(zhǎng)，從而顯著改善界面質(zhì)量，并提升器件可靠性。

突破性性能指標(biāo)

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨代際的飛躍，具體表現(xiàn)在：

（2）電容密度：達(dá)到60-98 fF/μm2，相比當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)顯著提升；

（2）漏電性能：漏電水平比行業(yè)目標(biāo)低1000倍，大幅降低靜態(tài)功耗；

（3）可靠性：不影響電容漂移和擊穿電壓等指標(biāo)。

系統(tǒng)級(jí)優(yōu)勢(shì)

這一技術(shù)突破將為AI芯片設(shè)計(jì)帶來(lái)多重優(yōu)勢(shì)，包括電源完整性提升，有效抑制電源噪聲和電壓波動(dòng)。在熱管理協(xié)同優(yōu)化方面，實(shí)現(xiàn)電熱協(xié)同優(yōu)化，為高功率AI芯片提供更穩(wěn)定的工作環(huán)境。它還有助于在有限芯片面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的電容密度，為功能模塊集成釋放更多空間，實(shí)現(xiàn)芯片面積優(yōu)化。

在下一代先進(jìn)CMOS工藝中，一系列穩(wěn)定、低漏電的MIM電容密度增強(qiáng)技術(shù)具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用潛力。英特爾代工將致力于持續(xù)創(chuàng)新，為AI時(shí)代的高性能計(jì)算芯片提供關(guān)鍵的電源管理解決方案。

審核編輯 黃宇