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英特尔正在通过其最新的 FinFET 制程在代工市场进行重要的技术转型，标志着该公司从自我供应的芯片制造商向代工服务提供商的过渡，旨在满足高性能数据中心客户的需求。
Part 1英特尔工艺的关键创新
在最近的超大规模集成电路（VLSI）研讨会上，英特尔详细介绍了其最新的“Intel 3”制造工艺。与之前的“英特尔 4”工艺相比，Intel 3-PT工艺在相同功耗下性能提升了 18%。
虽然 FinFET（鳍式场效应晶体管）技术自 2011 年推出以来已被广泛采用，最后一代使用 FinFET 结构的产品，标志着向更先进技术的过渡。
Intel 3 工艺的重要特征之一是引入了偶极功函数金属（DFM），它允许芯片设计人员选择不同阈值电压的晶体管。阈值电压（VT_TT）决定了晶体管开启或关闭的水平，对于芯片的整体性能至关重要。
工艺可以在单个芯片上实现四种不同阈值电压的晶体管，从而优化不同功能模块的性能。例如，缓存存储器通常需要高阈值电压以减少电流泄漏，而其他电路可能需要低阈值电压以实现更快的开关速度。
偶极功函数金属通过改变栅极堆叠的材料厚度，精确控制晶体管的阈值电压。传统上，金属厚度越大，阈值电压越低。然而，随着工艺节点的缩小，这种方法的精度受到了挑战，制造过程中的微小偏差可能导致较宽的阈值电压范围。
引入偶极功函数材料解决了这一问题。它是一种金属与其他材料的混合物，即使厚度只有几埃，也能显著影响硅通道的阈值电压。这种材料通过在薄绝缘层中引诱偶极子（电荷分离），改变硅的能带结构，从而调节阈值电压。
英特尔使用偶极功函数材料控制 FinFET 的阈值电压
这种材料的引入不仅提升了Intel 3-PT工艺的性能，也为未来的更先进工艺（如纳米片或全栅晶体管）打下了基础。纳米片器件要求在几纳米的硅带之间有精确的电特性控制，偶极功函数材料在这些场景中也发挥了关键作用。
Part 2代工市场的需求
英特尔从传统的集成设备制造商（IDM）向代工厂转型意味着它需要满足外部客户对严格阈值电压控制的需求。不同于内部使用时可根据性能优劣将芯片分配到不同市场，外部代工客户通常要求芯片必须满足精确的规格。
在Intel 3-PT工艺中，偶极功函数材料确保了对阈值电压的精确控制，从而满足外部代工客户对芯片一致性和可靠性的需求。这一创新使英特尔在代工市场更具竞争力，与台积电和三星等领先代工厂形成了差异化。
● 除了偶极功函数材料外，Intel 3工艺还包括多项技术改进：
◎ 更完美的鳍片：提高了晶体管的电特性一致性。
◎ 更清晰的晶体管接触：减少了接触电阻。
◎ 更低的互连电阻和电容：提升了整体电路的性能和效率。
这些技术改进共同推动了英特尔 3 工艺相较于前代产品性能提升 18%。
英特尔计划使用Intel 3-PT工艺制造其新一代 Xeon 6 CPU。这种工艺将推出三种技术变体，包括 3-PT 版本，该版本采用 9 微米硅通孔（TSV），用于 3D 堆叠技术。英特尔预计英特尔 3-PT 将成为其代工工艺的核心，持续为高性能芯片制造提供支持。
小结
英特尔 3 工艺不仅通过技术创新提升了性能，还为其向代工厂的转型提供了强有力的支持。
偶极功函数材料的引入在提升晶体管阈值电压控制精度的同时，也为未来更先进的制程打下了基础。