为了推进GAA晶体管技术的发展，英特尔也将目光瞄准了二维半导体材料。
据Sanjay Natarajan的介绍，具体而言，英特尔在GAA技术中引入了二维（2D）NMOS和PMOS晶体管，该晶体管以二维MoS2为沟道材料，结合高介电常数的HfO2作为栅氧化层，通过ALD（原子层沉积）工艺实现精确控制。下图的横截面成像清晰展示了栅极金属、HfO₂氧化物和二维MoS2之间的结构集成，其整体厚度在纳米级别，漏源间距（L_SD）小于50nm，次阈值摆幅（SS）低于75mV/d，最大电流性能（I_max）达到900µA/µm以上，能够显著提升栅极对沟道的控制能力。
右侧的图表中将Intel的研究结果（THIS WORK）与其他同类研究进行了对比，显示在驱动电流和次阈值摆幅上的明显优势。
英特尔的研究验证了结合GAA架构和2D材料，晶体管性能堪称飞跃。而且一旦英特尔将基于硅的沟道性能推至极限，采用2D材料的GAA晶体管很有可能会成为下一步发展的合理方向。
就英特尔所观察到的而言，晶体管数量的指数级增长趋势，符合摩尔定律，从微型计算机到数据中心，晶体管数量每两年翻倍。但是，随着AI工作负载的持续增加，AI相关能耗可能会在2035年超越美国当前的总电力需求，能源瓶颈成为未来计算发展的关键挑战。因此，未来需要的是新型晶体管。下一代晶体管需要具备超陡次阈值摆幅（低于60mV/dec）和极低的静态漏电流（I_off），支持在超低供电电压（<300mV）下运行。
英特尔也在材料和物理层面不断探索，并在IEDM上展示了采用Ge（锗）纳米带结构的晶体管，其9nm厚度和结合氧化物界面的创新设计，为实现低功耗和高效传输奠定了基础。Intel进一步研究结合高介电常数材料和新型界面工程，以开发更加节能高效的下一代晶体管。
英特尔也呼吁整个行业共同推动晶体管技术的革命，以满足万亿晶体管时代中AI应用的需求。通过对过去60年晶体管发展的总结，Intel同时提出了未来10年的发展目标：1）必须开发能够在超低供电电压（<300mV）下工作的晶体管，以显著提高能效，为普遍化的AI应用提供支持；2）持续增加晶体管数量的技术是可行的，但能源效率的革命性突破将是未来发展的重点。
互连缩放的突破：钌线路
随着晶体管和封装技术的持续微缩，互连已成为半导体体系中的第三个关键要素。这些互连导线负责连接数以万亿计的晶体管。然而，我们清晰地看到，铜互连的时代正逐渐走向尾声。铜互连存在一个实际问题：使用时需要添加阻挡层和籽晶层。随着尺寸的不断缩小，这些相对高电阻的层占据了更多的可用空间。英特尔观察到，当线宽不断缩小时，铜线的电阻率呈指数级上升，达到难以接受的程度。因此，尽管晶体管尺寸越来越小、密度和性能不断提升，但传统的布线方式已无法满足连接所有晶体管的需求。
英特尔的突破在于采用具有高成本效益的空气间隙钌（Ru）线路，作为铜互连的潜在替代方案。这个空气间隙解决方案无需昂贵的光刻技术，也不需要自动对准通孔工艺。它巧妙地将空气间隙、减法钌工艺和图案化相结合，有望打造出合理的下一代互连技术，使之与未来的晶体管和封装技术相匹配。
这种新工艺在小于25nm的间距下，实现了在匹配电阻条件下高达25%的电容降低，有效提升了信号传输速度并减少了功耗。高分辨率的显微成像展示了钌互连线和通孔的精确对齐，验证了没有发生通孔突破或严重错位的问题。减法钌工艺支持大规模生产（HVM），通过消除复杂的气隙排除区和选择性蚀刻需求，具备实际应用的经济性和可靠性。
写在最后
半导体产业是一个高度复杂的生态系统，需要各方共同努力才能取得突破。英特尔在封装、晶体管和互连等领域的创新成果，为整个行业提供了宝贵的经验和启示。如同Sanjay Natarajan所述，英特尔的目标是为整个行业提供路线图，以协调和统一我们所有的研发资金和努力。这样，下一代产品和服务就能推动整个行业向前发展，并继续推进摩尔定律。英特尔确实始终将自己视为摩尔定律的守护者，致力于承担这一责任，不断探索推进摩尔定律的新技术。这不仅是为了英特尔的利益，更是为了整个行业的共同利益。
