Intel18A两大关键技术解析：RibbonFET搭配PowerVia如何提升芯片性能

文章来源|中关村在线

作者|尹航

半导体芯片制程技术的创新突破，是包括英特尔在内的所有芯片制造商们在未来能否立足AI和高性能计算时代的根本。年内即将亮相的Intel 18A，不仅是为此而生的关键制程技术突破，同时还肩负着让英特尔重回技术创新最前沿的使命。

那么Intel 18A为何如此重要？它能否成为助力英特尔重返全球半导体制程技术创新巅峰的“天命人”？RibbonFET全环绕栅极晶体管技术与PowerVia背面供电技术两大关键技术突破，会给出世界一个答案。

RibbonFET全环绕栅极晶体管技术，是破除半导体芯片因漏电而导致普遍发热问题魔咒的关键。这一问题在芯片制程工艺不断进化的进程中，随着芯片密度不断攀升越来越普遍和严重，RibbonFET正是应对这一挑战的有效解决方案。

通过英特尔十多年来最重要的晶体管技术创新之一，英特尔实现了全环绕栅极（GAA）架构，以垂直堆叠的带状沟道，提高晶体管的密度和能效，实现电流的精准控制，在实现晶体管进一步微缩的同时减少漏电问题发生。

与此同时，RibbonFET还能提高每瓦性能、最小电压（Vmin）操作和静电性能。无论在何种电压下，都能提供更强的驱动电流，让晶体管开关的速度更快，从而实现了晶体管性能的进一步提升。RibbonFET 还通过不同的带状宽度和多种阈值电压（Vt）类型提供了高度的可调谐性，为芯片设计带来了更高的灵活性。

晶体管作为半导体芯片最为关键的元件，会直接对性能产生影响。在日常应用中，我们格外关注PC处理器的散热问题，积热造成的处理器频率下降是影响性能体验最为直观的因素。而半导体芯片性能提升又与晶体管密度关系密切，不断缩小的芯片面积与不断增加的晶体管密度看似是一组矛盾因子，因此需要RibbonFET全环绕栅极晶体管这样的技术突破来冲破壁垒，确保更高晶体管密度下的性能释放不被电流和温度所影响。

Intel 18A另一项关键技术突破是PowerVia背面供电技术。

英特尔率先在业内实现了PowerVia背面供电技术，再次革新了芯片制造。随着越来越多的使用场景都需要尺寸更小、密度更高、性能更强的晶体管来满足不断增长的算力需求，而混合信号线和电源一直以来都在“抢占”晶圆内的同一块空间，从而导致拥堵，并给晶体管进一步微缩增加了难度。

PowerVia背面供电技术应运而生，通过将粗间距金属层和凸块移至芯片背面，并在每个标准单元中嵌入纳米级硅通孔 (nano-TSV)，以提高供电效率。这项技术实现了ISO功耗效能最高提高4%，并提升标准单元利用率5%至10%。

在两大核心技术的支持下，Intel 18A将实现芯片性能、密度和能效的显著提升。

与Intel 3制程工艺相比，Intel 18A的每瓦性能预计提升15%，芯片密度预计提升30%，这些改进不仅为英特尔自身产品提供了强大的性能支持，更将为诸多领域的未来创新应用奠定坚实的技术基础。从医疗影像诊断到智能交通的精准调度，助力整个科技产业迈向新的高度。

当前的AI原生时代下，对于高性能计算（HPC）、复杂的AI训练和推理任务等这类需处理海量数据、进行复杂运算，对性能要求近乎极致的应用场景对能效与性能有着严苛需求，PowerVia和RibbonFET两项技术突破能够为不同场景提供更加高效、稳定的技术支撑。

在图像信号处理、视频和AI视觉等场景中，这两大技术突破也能够展现出不可替代性。PowerVia技术通过减少IR压降、优化信号布线以及提高芯片正面单元利用率，能够显著降低功耗损失。而RibbonFET技术通过更高的功能集成度在精密的医疗和工业传感器设计方面优势显著。

基于Intel 18A的首款产品Panther Lake将于2025年下半年发布。其高密度、高性能、灵活性、高能效的特点，将助力英特尔持续推动可持续的算力增长，从而满足不同客户群体多元化的需求。