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在上周的VLSI研讨会上，英特尔详细介绍了制造工艺，该工艺将成为其高性能数据中心客户代工服务的基础。在相同的功耗下，英特尔 3 工艺比之前的工艺英特尔 4 性能提升了 18%。在该公司的路线图上，英特尔 3 是最后一款使用鳍片场效应晶体管 （FinFET） 结构的产品，该公司于 2011 年率先采用这种结构。但它也包括英特尔首次使用一项技术，该技术在FinFET不再是尖端技术之后很长一段时间内对其计划至关重要。更重要的是，该技术对于该公司成为代工厂并为其他公司制造高性能芯片的计划至关重要。
它被称为偶极子功函数金属，允许芯片设计人员选择几种不同阈值电压的晶体管。阈值电压是设备打开或关闭的电平。使用英特尔 3 工艺，单个芯片可以包含具有四个严格控制的阈值电压中的任何一个的设备。这很重要，因为不同的功能在不同的阈值电压下运行效果最好。例如，高速缓存通常要求设备具有高阈值电压，以防止浪费功率的电流泄漏。而其他电路可能需要速度最快的开关器件，具有最低的阈值电压。
阈值电压由晶体管的栅极堆栈设置，栅极堆栈是控制流过晶体管的电流的金属和绝缘层。从历史上看，“金属的厚度决定了阈值电压，”英特尔代工技术开发副总裁Walid Hafez解释道。“工作功能金属越厚，阈值电压就越低。”但是，这种对晶体管几何形状的依赖会带来一些缺点，因为设备和电路会缩小规模。
制造过程中的微小偏差会改变栅极中金属的体积，从而导致阈值电压范围较宽。这就是英特尔 3 流程从英特尔只为自己制造芯片到作为代工厂运行的转变的例证。
Hafez说，“外部代工厂的运作方式与英特尔等集成设备制造商非常不同”。晶圆代工客户“需要不同的东西......他们需要的一件事是阈值电压的非常紧密变化。
英特尔则不同;即使没有严格的阈值电压容差，它也可以通过将性能最好的部件引导到其数据中心业务和其他细分市场中性能较差的部件来销售其所有部件。
“很多外部客户不这样做，”他说。如果芯片不符合他们的限制，他们可能不得不将其夹住。“因此，英特尔3要想在代工领域取得成功，就必须有非常严格的变化。
从此偶极子
偶极子功函数材料保证了对阈值电压的必要控制，而不必担心栅极中有多少空间。它是金属和其他材料的专有混合物，尽管只有埃厚，但对晶体管的硅通道具有强大的影响。

 英特尔使用偶极子工作函数材料，这意味着 FinFET 中每个鳍片周围的栅极更薄。

与旧的厚金属栅极一样，新的材料组合会静电改变硅的能带结构，从而改变阈值电压。但它是通过在它和硅之间的薄绝缘层中诱导偶极子（电荷分离）来实现的。
由于代工客户要求严格控制英特尔，竞争对手台积电和三星很可能已经在其最新的FinFET工艺中使用了偶极子。这种结构究竟是由什么构成的是一个商业秘密，但镧是早期研究的一个组成部分，它是比利时微电子研究中心Imec提出的其他研究的关键成分。该研究关注的是如何最好地围绕水平硅带堆叠而不是一个或两个垂直鳍片构建材料。
在这些称为纳米片或栅极全能晶体管的器件中，每条硅带之间只有纳米，因此偶极子是必需的。三星已经推出了纳米片工艺，而英特尔的20A工艺计划于今年晚些时候推出。Hafez说，在英特尔3中引入偶极子工作函数有助于使20A及其后继的18A进入更成熟的状态。
英特尔 3 的风格
偶极子工作功能并不是英特尔 3 比其前身提升 18% 的唯一技术。其中包括更完美的鳍片，与晶体管的更清晰的触点，以及更低的互连电阻和电容。（哈菲兹在这里详细介绍了这一切。
英特尔正在使用该过程来构建其至强 6 CPU。该公司计划为客户提供该技术的三种变体，包括一种 3-PT，带有 9 微米的硅通孔，用于 3D 堆叠。“我们预计英特尔 3-PT 将在未来一段时间内成为我们代工流程的支柱，”Hafez 说。