在先进芯片工艺上的角逐,早已经成为各大芯片巨头新的竞争高地。其中,在摩尔定律极限的挑战中,最近几年晶圆背面供电(Backside power delivery networks ,BSPDN)这一新的创新技术方向自然受到各大芯片巨头的重点关注与布局。
近日,有消息称,三星电子证实,该公司正在研发的“背面电源(BSPDN)”技术指标超出预期,有望在明年实现量产。据悉,三星使用两种不同的Arm架构内核进行测试,成功将芯片面积分别缩小10%、19%,并且将芯片性能、频率效率提高个位数百分比。
这一技术最早在2019年的IMEC研讨会上被提出,并在随后的研究中得到了不断的发展和完善。据称,BSPDN技术能够解决当前正面供电方案(FSPDN)造成的布线堵塞问题,提高芯片的性能和能效。
此前,三星就曾在相关技术论坛上公开宣称,计划在2027年将BSPDN应用于1.4nm工艺。根据相关演讲报告内容,与传统的前端供电网络相比,新的背面供电网络(BSPDN)方法成功地将所需的晶圆面积减少了14.8%,芯片能拥有更多空间,可增加更多晶体管,提高整体性能;同时布线长度减少了9.2%,有助于降低电阻、使更多电流通过,从而降低功耗,改善功率传输状况。
目前,三星在半导体工艺领域一直处于领先地位,其3nm GAAFET全环绕栅极晶体管架构已经成功量产,并且计划在未来进一步推广和应用。据三星公布的半导体工艺路线图,该公司计划在2025年开始大规模量产2nm工艺,而更为先进的1.4nm工艺预计会在2027年量产。
不过,三星电子原定于2027年对背面供电技术商业化,搭载于1.7nm制程,但近期的爆料显示,三星预计会修改路线图,最早将于2025年2nm制程应用该技术。在这一过程中,BSPDN技术将发挥重要作用。
实际上,除了三星之外,其他半导体巨头也在积极寻求类似的技术突破。例如,台积电计划在2nm以下的工艺中应用类似的技术,并预计在2026年之前实现。而英特尔的背面供电技术名为PowerVia,计划在2024年上半年首次应用于其节点Intel 20A,并计划在未来量产中应用于Arrow Lake平台。
当前,背面供电技术将成为未来半导体工艺创新的重要发展方向之一,也将推动半导体工艺的进一步发展,为行业带来更高的效率和性能。