En la Conferencia Internacional de Dispositivos Electrónicos IEEE 2025 (IEDM 2025), Intel Foundry demostró un avance tecnológico clave para el diseño de chips a nivel de sistema en la era de la IA: la próxima generación de condensadores de desacoplamiento integrados. Se espera que esta innovación resuelva el cuello de botella en el suministro de energía que enfrenta la continua contracción de los transistores y proporcione una solución de energía más estable y eficiente para la IA y los chips de alto rendimiento.
Innovación en materiales de condensadores
Los investigadores de Intel Foundry demuestran tres nuevos materiales de condensadores de metal-aislante-metal (MIM) para estructuras de zanjas profundas:
(1) Óxido ferroeléctrico de hafnio y circonio (HfZrO): utiliza las características de polarización espontánea de los materiales ferroeléctricos para lograr una alta constante dieléctrica a nanoescala;
(2) Dióxido de titanio (TiO₂): tiene excelentes propiedades dieléctricas y estabilidad térmica;
(3) Titanato de estroncio (SrTiO₃): un material de estructura de perovskita que exhibe una excelente densidad de capacitancia en zanjas profundas.
Estos materiales permiten un crecimiento de película uniforme y controlable en estructuras de zanjas profundas mediante deposición de capas atómicas (ALD), lo que mejora significativamente la calidad de la interfaz y aumenta la confiabilidad del dispositivo.
Métricas de rendimiento innovadoras
Esta tecnología ha logrado un salto intergeneracional, que se refleja en:
(2) Densidad de capacitancia: alcanza 60-98 fF/μm², una mejora significativa en comparación con la tecnología avanzada actual;
(2) Rendimiento de fugas: el nivel de fugas es 1000 veces menor que el objetivo de la industria, lo que reduce significativamente el consumo de energía estática;
(3) Confiabilidad: No afecta indicadores como la deriva de capacitancia y el voltaje de ruptura.
Ventajas a nivel de sistema
Este avance tecnológico aportará múltiples ventajas al diseño de chips de IA, incluida una mayor integridad de la energía y una supresión efectiva del ruido de la fuente de alimentación y las fluctuaciones de voltaje. En términos de optimización colaborativa de la gestión térmica, la optimización colaborativa eléctrica y térmica se logra para proporcionar un entorno de trabajo más estable para los chips de IA de alta potencia. También ayuda a lograr una mayor densidad de capacitancia dentro de un área de chip limitada, liberando más espacio para la integración de módulos funcionales y logrando la optimización del área de chip.
En la próxima generación de procesos CMOS avanzados, una serie de tecnologías de mejora de la densidad de capacitancia MIM estables y de bajas fugas tienen un potencial de aplicación considerable. Intel Foundry se comprometerá con la innovación continua y proporcionará soluciones clave de administración de energía para chips informáticos de alto rendimiento en la era de la IA.