半导体制造工艺

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英特尔关键一战:18A工艺,细节全面披露
半导体行业观察· 2025-06-24 09:24
英特尔18A工艺技术 - 英特尔18A制造工艺在VLSI 2025研讨会上发布,预计在功耗、性能和面积方面较上一代有显著提升,密度提升30%,性能提升25%,功耗降低36% [1] - 18A工艺将是英特尔多年来首个与台积电尖端技术正面竞争的制程技术,两者均将于2025年下半年投入量产 [2] - 该工艺专为客户端和数据中心应用设计,首款采用18A的产品将是Panther Lake CPU,将于2024年底发布 [5] PPA优势 - 18A工艺提供两种库:高性能(HP)库(180纳米单元高度)和高密度(HD)库(160纳米单元高度) [5] - 与Intel 3相比,18A在1.1V电压下性能提升25%,功耗降低36%;在0.75V低电压下性能提升18%,功耗降低38% [6] - 采用18A工艺的设计比Intel 3设计占用面积减少约28% [6] - SRAM位单元尺寸缩小至0.021 µm²,密度达31.8 Mb/mm²,与台积电N5和N3E节点相当 [7] 技术架构 - 18A采用第二代RibbonFET环栅(GAA)晶体管和PowerVia背面供电网络(BSPDN) [10] - RibbonFET采用四条纳米带,支持八个不同逻辑阈值电压(VT),跨度为180mV [14] - PowerVia技术将晶体管密度提高8-10%,金属层RC性能提高12%,电压下降降低10倍 [18] - PowerVia通过严格可靠性测试,包括275小时高加速应力测试和1000小时高温老化测试 [21] 可制造性改进 - 18A简化生产流程和芯片设计,减少光罩总数,简化前端金属工艺 [22] - 采用单次EUV图案化技术完成M0-M2金属层,降低工艺复杂性 [25] - PowerVia背面金属层设计具有低电阻和高导热性,解决GAA晶体管散热挑战 [25] - 与Foveros和EMIB等先进封装方法兼容 [25] 14A工艺展望 - 14A节点计划于2027年风险生产,性能功耗比预计比18A提升15-20% [31] - 晶体管密度比18A提高1.3倍,采用改进的RibbonFET 2晶体管和PowerDirect供电网络 [33] - 引入Turbo Cell技术,通过加速关键路径提升处理器整体性能 [34][37] - 提供三个标准单元库:"高"库优化高频,"中"库优化每瓦性能,"短"库专注密度 [36]