Intel Foundry разработала новое поколение интегрированных конденсаторов для стабильного питания чипов. Компания назвала это значительным прорывом в технологиях распределения питания в эпоху искусственного интеллекта.

Речь о новом поколении MIM-конденсаторов — металл-изолятор-металл. Они радикально улучшают стабильность питания в современных и будущих процессорах. Публикация в блоге Intel Community сообщает о почти трехкратном увеличении плотности емкости по сравнению с существующими решениями. При этом производственный процесс не усложняется.

Миниатюризация транзисторов и рост энергопотребления ИИ и HPC-чипов обостряют проблему стабильной подачи питания. Резкие скачки нагрузки вызывают просадку напряжения. В процессоре одновременно могут переключаться миллиарды транзисторов. В цепях возникает шум. Все вместе ведет к снижению эффективности.

Конденсаторы развязки выступают как локальные резервуары заряда. Они мгновенно отдают ток при пиковом спросе и поглощают избыток при снижении нагрузки.

Новые материалы MIM обеспечивают плотность емкости на уровне 60-98 фФ на квадратный микрон. Показатель зависит от выбора компонентов. Это в три или больше раз превосходит текущие результаты. Уровень утечек крайне низкий — на три порядка ниже требований в отрасли.

На конференции IEDM 2025 Intel выделила три перспективных материала для MIM-структур. Ферроэлектрический оксид гафния-циркония HZO, диоксид титана TiO2 и титанат стронция STO. Материалы интегрируются в стандартные траншейные структуры на обратной стороне кристалла. Это делает технологию совместимой с существующими процессами.

Структура выглядит как цилиндр со стержнем внутри. Между ними размещен диэлектрик. Конденсатор фактически однослойный, что упрощает производство. Сейчас Intel использует технологию Omni MIM.

Intel Foundry рассчитывает существенно повысить производительность на ватт чипов для дата-центров, мобильных устройств и ускорителей ИИ. Каждый из трех материалов представляет первое масштабное использование сегнетоэлектриков в качестве диэлектрических материалов.

Улучшенные диэлектрические свойства позволяют конденсаторам оставаться стабильными при нагреве до 90 градусов Цельсия в течение 400 тысяч секунд. Прогноз обещает транзисторам 10 лет непрерывной работы без электрического пробоя даже с постоянным превышением рабочего напряжения.

HZO — практичный вариант на ближайшую перспективу с хорошей надежностью. TiO2 — следующий шаг с более высокой емкостью и работой при высоком напряжении. STO обеспечивает максимальную плотность емкости.