Intelの11世代プロセッサ、微細化よりもFinFETと�H層配線に工夫
Intelがパソコン向けの新しい��11世代のプロセッサ（SoC）に使われるFinFET�\術に関して、その詳細を��らかにした。10nm設��のTiger Lakeと�}ばれるSoCにはマルチCPUコアだけではなくGPUやISP（画�欺萢�プロセッサ）コア、L3キャッシュThunderboltインターフェイスなど周辺�v路も含まれている(図1)。GPUはAMDを�T識、ゲームやAI狙い。
図1 Intelがモバイルパソコンの性�Δ��啣修垢�Coreプロセッサ 出�Z：Intel
Intelのテクノロジーは、7nmへの�々圓���れていると言われ、この最新チップも10nmプロセスではあるが、微細化に頼らずトランジスタと�H層配線の工夫で性�Δ��屬欧拭�AMDはTSMCのプロセスを使って7nmのSoCをパソコン��に設��しているが、Intelはこれまでに10nm、しかも昨�Qはトラブルが��いていた。Intelは今後成長するためにデータカンパニーになると�Y榜しているものの、パソコン��業をおろそかにするわけにはいかない。Intelの�nぎ頭のトップはパソコン��業であり、未だに売�幢Yの半分を��めるからだ。
今�vの��11世代のSoCはAMDを�T識して設��された。AMDの最新SoC7nmプロセスで設��した「AMD Ryzen 7 4800U」とのベンチマークでは、演�Q性�Δ�28%、グラフィックスは67%、AI性�Δ�4倍としている。ここで、IntelのCPUとは言わず、SoC（System on chip）という言��を使っているのは、CPUの中にGPUやISPなどヘテロプロセッサも集積しているからだ。AMDも含めもはや、かつてのCPUというチップはSoCに代わってきている。
Intelが10nmプロセスでも性�Δ�良かったのは微細化に頼らず性�Δ��屬欧襪燭瓩世箸いΑ�FEOL（トランジスタを中心とするプロセスの�i工��）とBEOL（�H層配線を中心とするプロセスの後工��）で工夫を凝らした。トランジスタ�霾�では、FinFET�\術を改良しトランジスタの電流�~動�ξ�を�屬欧襪海箸農��Ω��屬砲弔覆欧拭�BEOLではバリアメタルの改良で層間をつなぐビア�B�^を��来よりも30%下げ、容量を4倍と�j(lu┛)きく�\やしたMIMコンデンサを作りつけた。
図2 IntelのSuperFinの工夫
FinFETでは、Fin（ひれ）を構成するゲートピッチをやや広げ、電流を確保した（図2）。これは、MOSFETのゲート幅Wを少し広げ�~動電流を�j(lu┛)きくしたものだ。微細化には反するが、FinFETの�~動電流を�屬欧襪燭瓩砲郎播�な措��であろう。また、ゲートメタル構成のプロセスを改良しチャンネル�‘暗戮��屬欧燭箸いΑ�ソース・ドレインのSi�霾�はエピタキシャル成長で作��するが、歪を��けて�‘暗戮��屬怪B�^を��(f┫)らし電流を�屬欧拭�さらにメタルゲートでゲート電�cがチャネルまで�科�届くことでチャンネルキャリが素早く動き電流を�屬欧燭箸靴討い襦�参考�@料1）。
BEOLでは、二つの改良がある。�kつは、�H層配線ビアのバリアメタルを薄くして�B�^を30%削��(f┫)した。もう�kつは、�H層配線の表�Cの�Zくに設けるMIM（Metal-insulator-metal）コンデンサのキャパシタンスを��来の�Y����よりも同じ�C積で4倍に�\やした。これには高誘電率材料を数Åの層�Xに積み�_ね、��格子のように構成した。これによってドライブ電圧を�j(lu┛)きく削��(f┫)できるため、消�J電��の削��(f┫)に寄与した(図3)。
図3 BEOL工��でもビア�B�^を��(f┫)らしMIMコンデンサ容量を�\やし低電圧動作を可�Δ砲靴拭―儘Z：Intel
主にトランジスタと�H層配線の工夫で性�Δ��屬欧燭海箸鵬辰─�CPUコアは��世代のSunny Coveアーキテクチャをベースにキャッシュを�j(lu┛)容量にするように設��し直した。コア数は最�j(lu┛)4コアで、スレッド数は8個と、ALUを効率よく動かしている。この�T果クロック周�S数が��世代より900MHzも高い4.8GHzを達成した。GPUには小��模GPUコアともいうべき実行ユニットを最�j(lu┛)96個集積、レンダリングを高�]に処理する。加えて、3.8MBのL3キャッシュを搭載、帯域幅を広げた。
参考�@料
1. SuperFin Technology: Advancing Process Performance
