在2025年IEEE國際電子器件大會（IEDM 2025）上，英特爾代工展示了針對AI時代系統(tǒng)級芯片設計的關鍵技術突破——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，用于深溝槽結構：

（1）鐵電鉿鋯氧化物（HfZrO）：利用鐵電材料的自發(fā)極化特性，在納米級尺度下實現(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?）：鈣鈦礦結構材料，在深溝槽中展現(xiàn)出卓越的電容密度。

這些材料可通過原子層沉積（ALD）在深溝槽結構中實現(xiàn)均勻且可控的薄膜生長，從而顯著改善界面質量，并提升器件可靠性。

突破性性能指標

該技術實現(xiàn)了跨代際的飛躍，具體表現(xiàn)在：

（2）電容密度：達到60-98 fF/μm2，相比當前先進技術實現(xiàn)顯著提升；

（2）漏電性能：漏電水平比行業(yè)目標低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。

系統(tǒng)級優(yōu)勢

這一技術突破將為AI芯片設計帶來多重優(yōu)勢，包括電源完整性提升，有效抑制電源噪聲和電壓波動。在熱管理協(xié)同優(yōu)化方面，實現(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實現(xiàn)更高的電容密度，為功能模塊集成釋放更多空間，實現(xiàn)芯片面積優(yōu)化。

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

審核編輯 黃宇