张大妈

揭秘英特尔18A:RibbonFET与PowerVia如何重塑芯片制造

源自新浪微博:英特尔芯鲜事

02-17 17:39

英特尔下一代处理器Panther Lake所采用的18A制程,标志着芯片制造的重要一步。这项技术通过引入RibbonFET全环绕栅极和PowerVia背面供电两大突破,有效解决了传统设计中电源与信号互斥的难题,显著提升了晶体管性能与密度。深入了解18A,即是洞察未来计算架构的演进方向。

揭秘英特尔18A:RibbonFET与PowerVia如何重塑芯片制造智能速览

  • PowerVia背面供电技术将IR压降幅降至1%左右,远低于传统方案的6-7%。

  • RibbonFET全环绕栅极结构提升了晶体管控制力,带来更好的性能与能效。

  • 18A集成了高达397fF/μm²的MIM电容,有效减小了电源噪声。

  • 英特尔已与主流EDA伙伴深度合作,确保设计工具适配18A新架构。

  • 18A的后续规划包括性能增强版18AP与面向3DIC的18APT。

揭秘英特尔18A:RibbonFET与PowerVia如何重塑芯片制造精华内容

18A制程的突破并非单一技术的胜利,而是系统级架构的重塑。通过分离电源与信号路径,它为芯片设计释放了前所未有的空间,带来了性能与效率的双重跃升。

背面供电革命

传统芯片设计中,电源网络与信号线在同一层面竞争空间,导致IR压降和电磁干扰等问题。18A制程的PowerVia背面供电架构将电源网络移至晶圆背面,正面则专用于信号传输。

这一变革带来了显著收益。实测数据显示,平均IR压降幅从传统的6-7%大幅降低至约1%。电源轨更宽更短,减少了电压损耗,直接转化为性能提升。同时,设计师无需再花费大量时间解决IR Drop和EM问题,可更专注于架构优化,设计效率显著提高。

全环绕栅极新构

从FinFET到RibbonFET的转变是18A的另一核心。RibbonFET采用全环绕栅极结构,栅极完全包裹住沟道区域的纳米片,相比FinFET的三面包裹,能提供更强的静电控制能力。

这种精细的控制力使得晶体管在低电压下工作更稳定,提升了SRAM的Vmin表现。在高电压高频率场景下,也能实现更高的Fmax性能。无论是面向移动设备的低功耗需求,还是HPC的高性能计算,RibbonFET都提供了更宽泛的性能优化空间。

共建设计生态

新制程的成功离不开成熟的设计生态。英特尔在开发18A早期便与Synopsys、Cadence等主流EDA工具供应商展开深度合作,进行设计技术协同优化(DTCO)。

EDA伙伴需要重新构建其算法,以适应背面供电和GAA架构带来的全新布局布线规则,例如信号层与电源层的分离处理、新结构的绕线策略等。通过这些合作,设计师在使用新工具时学习曲线更平缓,能够顺利地从FinFET技术过渡到18A,确保了技术的可落地性。

18A演进蓝图

18A制程拥有清晰的发展路线图,以满足不同市场的需求。基础版18A作为首个采用GAA和背面供电的节点,即将进入大规模量产阶段。

其后是性能增强版18AP,预计将带来8-10%的性能提升。更长远的是面向3D封装的18APT,它将以18A为基础,通过硅通孔(TSV)技术与未来的14A计算芯片堆叠,为AI和HPC等高性能领域提供终极解决方案。这一系列规划为客户提供了稳定、可预期的技术演进路径。

英特尔的18A制程不仅是技术的迭代,更是对芯片设计范式的革新。它为高性能计算和AI应用铺平了道路,其清晰的产品路线图也彰显了对未来的信心。Panther Lake的到来,将是检验这一切的最佳答案。

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