По мере того, как задержка RC и плотность проводки приближаются к своим физическим пределам, межсоединение становится самым большим ограничением производительности чипа.PowerVia переносит подачу питания на заднюю часть кристалла, обеспечивая полную развязку сигнальных и силовых сетей.

Анализируя недавние отчеты об архитектурах подачи питания следующего поколения, можно сделать один вывод: мы уже давно сосредоточились на инновациях в области транзисторов, но настоящим барьером на пути прогресса чипов больше не является сам транзистор.

На протяжении десятилетий история полупроводников была сосредоточена на масштабировании: FinFET, GAA, RibbonFET — каждый структурный прорыв расширял закон Мура.Тем не менее, более глубокий взгляд на проблемы продвинутых узлов открывает растущую истину: хотя транзисторы продолжают совершенствоваться, межсоединения между ними и поддерживающими их энергосетями стали новым узким местом.

Что делает этот кризис еще более серьезным, так это то, что он назревал более 25 лет.Технология Interconnect не пережила скачка поколений, сравнимого с транзисторной архитектурой.Производительность снижается, затраты растут, а ресурсы проводки все больше ограничиваются распределением электроэнергии.Короче говоря, самый дефицитный ресурс внутри современных чипов — это больше не транзисторы, а пространство для проводки.

На этом фоне в отчете предлагается смелое, но логичное решение: если передняя проводка исчерпана, перенесите подачу питания на заднюю сторону.

Это гораздо больше, чем просто незначительная настройка процесса.Он представляет собой архитектурную революцию — полную переработку фундаментальной компоновки чипа с переходом от передней к задней стороне подачи питания.Это вполне может стать решающим шагом, который установит ограничения производительности в эпоху после Мура.

Основная идея отчета

В продвинутых узлах реальным ограничением производительности чипов являются уже не транзисторы, а сети межсоединений и передачи энергии.Backside Power Delivery (BPN) — это следующий критический технологический переломный момент.

Сдвиг узкого места: от транзисторов к межсетевым соединениям и питанию

Отчет начинается с четкой отраслевой тенденции:

• Закон Мура действует, но больше не полагается исключительно на масштабирование транзисторов.
• Технология Interconnect не видела настоящего прорыва за 25 лет
• Соединение сигналов быстро становится основным узким местом с точки зрения производительности и стоимости.

Ключевой вывод: фактор, ограничивающий производительность чипа, сместился с устройств на соединения и подачу питания.

Несбалансированная реальность: снижение производительности межсетевого соединения и рост затрат

В документе подчеркивается структурный дисбаланс:

• Сопротивление (R) возрастает, что приводит к увеличению задержки.
• Емкость (C) становится все труднее оптимизировать.
• Задержка RC доминирует над общей производительностью

Тем временем:

• Слои металла постоянно увеличиваются (примерно один слой каждые два года).
• Использование нескольких шаблонов приводит к чрезвычайной сложности процессов
• Затраты на производство продолжают расти

Основное противоречие: межсоединения становятся все хуже и дороже, но остаются незаменимыми.

Скрытая цена: налог на электроэнергию потребляет ресурсы чипа

Критическая, но часто упускаемая из виду проблема:

• 10–30% металлических ресурсов занимают электрические сети.
• Нижние слои металла (М0/М1) несут наиболее серьезные потери.
• Высокопроизводительные конструкции сталкиваются с еще большим давлением мощности

Фундаментальная проблема: доставка электроэнергии вытесняет и конкурирует с ресурсами межсоединения сигналов.

Поворотный момент в архитектуре: обратная подача энергии

Перемещение энергосети с передней стороны на заднюю дает три преобразующих преимущества:

1. Полное разделение
Сигнальные линии и линии электропередачи больше не конкурируют за ресурсы маршрутизации.

2. Значительный прирост производительности
Падение ИК улучшилось в 5–20 раз
Задержка RC значительно уменьшена

3. Оптимизация площади и затрат
Освобождает 10–30 % ресурсов проводки.
Площадь матрицы уменьшена на 8–19 %.

Это не оптимизация межсоединений — это полная перестройка системы энергоснабжения.

PowerVia: самое практичное решение для внутреннего электропитания

В отчете сравниваются несколько подходов:

Традиционные решения
Фронтальная мощность (FPN)
Заглубленная линия электропередачи (BPR)
Ограничения: обеспечивают только временное облегчение, не могут обратить вспять долгосрочные тенденции.

Задняя сила (BPN)
НТСВ
PowerVia (лучше для массового производства)
BSCON (будущее направление)

Преимущества PowerVia:

• Нет необходимости в интеграции BPR
• Меньшая сложность выравнивания
• Более простой процесс изготовления

Вывод: PowerVia — это наиболее осуществимый с инженерной точки зрения путь к обратной мощности.

Реальные задачи: сложность процесса и доходность

В отчете также признаются существенные компромиссы:

• Склеивание пластин и чрезмерное утончение (удаление подложки ~775 мкм)
• Погрешности выравнивания задней стороны должны контролироваться ниже 50 нм.
• Риски текучести, включая пустоты и расслоение слоев

Backside Power представляет собой новый баланс между повышением производительности и сложностью производства.