今年4月29日,在2025英特尔代工大会(Intel Foundry Direct Connect)上,英特尔正式公布了其最新一代的Intel 18A制程的相关信息,而2025 VLSI超大规模集成电路研讨会最新披露的资料,进一步展示了关于Intel 18A 的更多技术细节。
Intel 18A采用了RibbonFET 环绕栅极晶体管(GAA) 技术,相比此前的 FinFET 技术实现重大飞跃,不仅改进了栅极静电,单位封装的宽度更高,单位封装的寄生电容也更小,灵活性也更高。
同时,Intel 18A还率先采用了业界首创的 PowerVia 背面供电技术,可将密度和单元利用率提高 5% 至 10%,并降低电阻供电下降,从而使 ISO(“绝缘体上硅”,Insulator on Silicon)功率性能提高 4%,与非背面供电设计相比,固有电阻 (IR) 下降大大降低。
通过RibbonFET 和 PowerVia 的这些改进,与Intel 3 工艺节点相比,Intel 18A的每瓦性能提高了15%,芯片密度提高了30%。
具体来说,Intel 18A面向高性能计算进行优化,不仅可以支持低电压(<0.65V),还可支持高电压(大于1.1V),电压越高则主频、性能和功耗则越高。与Intel 3 相比,在相同功耗水平下,Intel 18A性能可提高18%-25%;在相同频率下,Intel 18A功耗可降低36%-38%。这主要得益于其RibbonFET 晶体管、背面供电、前端互联改进、流程/设计协同优化的加持。
从芯片的面积缩放和利用率来看,以标准的Arm核心为例,Intel 18A相比Intel 3 带来了最高39%的密度提升(平均约30%),同时利用率相比Intel 3也提升了约6.5个百分点。另外,得益于背面供电技术的加入,将会使得单元能源利用率提高 8-10%,并将最坏情况下的固有电阻 (IR) 下降降低了 10 倍。
Intel 18A 还提供了 160nm 高密度单元库(Intel 3是 210nm)与 180nm的高性能单元库(Intel 3是 240nm), 相比Intel 3 密度增加了30%以上。Intel 18A 内部的M0/M2 间距分别为32nm/32nm,虽然M0间距比Intel 3的30nm略高(主要由于集成了PowerVia背面供电技术,在缩放单元库高度的同时,M0间距放宽),但是M2间距比Intel 3 的42nm缩小了超过30%。作为对比,台积电N3E的最小金属间距为23nm,N2应该与之相近,但是台积电N2并未加入背面供电技术,需要等到2026年的N2P才会采用。
Intel 18A作为完全集成背面供电技术的制程节点,虽然此举使得其M0/M2最小间距为32nm (大于典型的25nm) ,但是这也使得其可以直接利用EUV一次打印图案,而原有的典型方案则需要多道图案化,因此Intel 18A可以进一步降低工序成本。总结来说,通过DTCO(面向版图优化的设计工艺协同)优化的Intel 18A的单元库和金属层可实现设计密度的提升和易用性,并降低背面供电技术实现的工艺复杂度和成本。
Intel 18A还改善了互连RC(电阻和电容组成的电路结构)并降低通孔电阻,相比Intel 3制程,在M0/M3/M6层的标准互联通孔电阻分别降低了24%、30%和49%,M40-M42则降低了12%,M80-M84也降低了13%。
在SRAM缩放方面,Intel 18A的HCC SRAM单元面积为 0.0230 μm² 、HDC SRAM单元面积为 0.0210 μm²,相比Intel 3 制程分别带来了23.3%、12.5%微缩。作为对比,此前曝光的信息显示,台积电N2制程的HDC SRAM单元面积为 0.0175 μm²,这也使得台积电N2的SRAM密度大概率要比Intel 18A更高。
在SRAM Vmin性能方面,Intel 18A提供了HCC bitcell单元(带和不带写辅助)和HDC bitcell单元(带NBL写辅助),均符合行业标准SRAM Vmin规格。其中,带写辅助HCC bitcell单元相比不带写辅助的电压可降低70mV。
lntel 18A金属堆叠提供了前端互连堆栈选项:17ML主要针对成本进行了优化;21ML 针对性能和成本平衡;22ML或以上主要针对性能优化。M0-M4都支持直接使用EUV打印。背面供电网络总共有6层金属层(包括顶部金属),针对功率、机械强度和热再分配进行了优化。
根据英特尔的说法,Intel 18A目前已经进入了风险试产(in risk production),即将于今年年底实现大规模量产,将由其Panther Lake客户端处理器和Clearwater Forest服务器处理器首发采用。
在外部客户方面,虽然此前有报道称,英特尔正在与NVIDIA、博通、法拉第科技、IBM和其他几个合作伙伴合作,基于Intel 18A制程的芯片样品已经在与合作伙伴那里进行测试验证。但是,英特尔财务总监戴维·津斯纳 (David Zinsner)在今年5月中旬的摩根大通全球技术、媒体和通信会议上表示,该公司计划利用即将推出的制程技术(应该是指Intel 18A)为外部客户代工制造芯片,但目前“还不具规模”(not significant)。
编辑:芯智讯-浪客剑