今年4月29日,在2025英特爾代工大會(Intel Foundry Direct Connect)上,英特爾正式公布了其最新一代的Intel 18A制程的相關信息,而2025 VLSI超大規模集成電路研討會最新披露的資料,進一步展示了關于Intel 18A 的更多細節。
△Intel 18A晶圓
Intel 18A采用了RibbonFET 環繞柵極晶體管(GAA) 技術,相比此前的 FinFET 技術實現重大飛躍,不僅改進了柵極靜電,單位封裝的寬度更高,單位封裝的寄生電容也更小,靈活性也更高。
同時,Intel 18A還率先采用了業界首創的 PowerVia 背面供電技術,可將密度和單元利用率提高 5% 至 10%,并降低電阻導致的供電下降,從而使 ISO(“絕緣體上硅”,Insulator on Silicon)功率性能提高 4%,與非背面供電設計相比,固有電阻 (IR) 下降大大降低。
通過RibbonFET 和 PowerVia 的這些改進,與Intel 3 工藝節點相比,Intel 18A的每瓦性能提高了15%,芯片密度提高了30%。
具體來說,Intel 18A面向高性能計算進行優化,不僅可以支持低電壓(<0.65V),還可支持高電壓(大于1.1V),電壓越高則主頻、性能和功耗則越高。與Intel 3 相比,在相同功耗水平下,Intel 18A性能可提高18%-25%;在相同頻率下,Intel 18A功耗可降低36%-38%。這主要得益于其RibbonFET 晶體管、背面供電、前端互聯改進、流程/設計協同優化的加持。
從芯片的面積縮放和利用率來看,以標準的Arm核心為例,Intel 18A相比Intel 3 帶來了最高39%的密度提升(平均約30%),同時利用率相比Intel 3也提升了約6.5個百分點。另外,得益于背面供電技術的加入,將會使得單元能源利用率提高 8-10%,并將最壞情況下的固有電阻 (IR) 下降降低了 10 倍。
Intel 18A 還提供了160nm 高密度單元庫(Intel 3是 210nm)與 180nm的高性能單元庫(Intel 3是 240nm), 相比Intel 3 密度增加了30%以上。Intel 18A的M0/M2 間距分別為32nm/32nm,雖然M0間距比Intel 3的30nm略高(但是集成了PowerVia背面供電技術),但是M2間距比Intel 3 的42nm縮小了超過30%。作為對比,臺積電N3E的最小金屬間距為23nm,N2應該與之相近,但是臺積電N2并未加入背面供電技術,需要等到2026年的N2P才會采用。
Intel 18A作為完全集成背面供電技術的制程節點,雖然此舉使得其M0/M2最小間距為32nm (大于典型的25nm) ,但是這也使得其可以直接利用EUV一次打印圖案,而原有的典型方案則需要多道圖案化,因此Intel 18A可以進一步降低工序成本??偨Y來說,通過DTCO(面向版圖優化的設計工藝協同)優化的Intel 18A的單元庫和金屬層可實現設計密度的提升和易用性,并降低背面供電技術實現的工藝復雜度和成本。
Intel 18A還改善了互連RC(電阻和電容組成的電路結構)并降低通孔電阻,相比Intel 3制程,在M0/M3/M6層的標準互聯通孔電阻分別降低了24%、30%和49%,M40-M42則降低了12%,M80-M84也降低了13%。
在SRAM縮放方面,Intel 18A的HCC SRAM單元面積為 0.0230 μm2 、HDC SRAM單元面積為 0.0210 μm2,相比Intel 3 制程分別帶來了23.3%、12.5%微縮。作為對比,此前曝光的信息顯示,臺積電N2制程的HDC SRAM單元面積為 0.0175 μm2,這也使得臺積電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單元(帶和不帶寫輔助)和HDC bitcell單元(帶NBL寫輔助),均符合行業標準SRAM Vmin規格。其中,帶寫輔助HCC bitcell單元相比不帶寫輔助的電壓可降低70mV。
lntel 18A金屬堆疊提供了前端互連堆棧選項:17ML主要針對成本進行了優化;21ML 針對性能和成本平衡;22ML或以上主要針對性能優化。M0-M4都支持直接使用EUV打印。背面供電網絡總共有6層金屬層(包括頂部金屬),針對功率、機械強度和熱再分配進行了優化。
根據英特爾的說法,Intel 18A目前已經進入了風險試產(in risk production),即將于今年年底實現大規模量產,將由其Panther Lake客戶端處理器和Clearwater Forest服務器處理器首發采用。
在外部客戶方面,雖然此前有報道稱,英特爾正在與NVIDIA、博通、法拉第科技、IBM和其他幾個合作伙伴合作,基于Intel 18A制程的芯片樣品已經在與合作伙伴那里進行測試驗證。但是,英特爾財務總監戴維·津斯納 (David Zinsner)在今年5月中旬的摩根大通全球技術、媒體和通信會議上表示,該公司計劃利用即將推出的制程技術(應該是指Intel 18A)為外部客戶代工制造芯片,但目前“還不具規模”(not significant)。
編輯:芯智訊-浪客劍
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