这两项技术让英特尔站上制程“制高点” 原创

半导体行业的制程“赛跑”还在继续……

对于英特尔而言，他们正在持续推进其IDM 2.0战略，在制程领先性方面，英特尔整在继续稳步推进四年五个制程节点计划。

英特尔不仅要在4年内完成Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A和Intel 18A五个先进制程节点，在2024年量产Intel 20A和Intel 18A，还要将其尖端制程技术应用于晶圆代工业务，如果这一目标顺利实现，将有望使得英特尔反超台积电，成为先进制程晶圆代工领域的技术领导者。

而这一切的实现有赖于技术创新。英特尔18A、20A技术包含两项关键创新：RibbonFET栅极全环绕场效应管（GAAFET）以及PowerVia背部供电网络。

18A是英特尔“四年五个制程节点”计划中最先进的工艺节点。值得注意的是，英特尔不仅将在Intel 20A制程节点上首次推出RibbonFET全环绕栅极（GAA）晶体管和PowerVia背面供电技术，亦将在18A制程节点上创新Ribbon架构并提升性能，同时持续减小金属线宽。基于上述领先技术，英特尔致力于在2025年重获制程领导地位，从而为客户打造满足市场需求的产品。

通过RibbonFET晶体管，英特尔实现了全环绕栅极（GAA，gate-all-around）架构。它将和PowerVia背面供电技术一起于Intel 20A制程节点推出，并在Intel 18A制程节点继续被采用，助力英特尔重获制程领先性，提高产品性能，并为英特尔代工服务的客户提供更高质量的服务。

RibbonFET全环绕栅极晶体管

在晶体管中，栅极（gate）作用类似于开关，可控制电流的流通。2012年，英特尔在业界率先引入了FinFET（鳍式场效应晶体管）技术，让栅极环绕晶体管沟道的上、左、右三侧，其垂直架构让行业能够在芯片中集成更多晶体管，从而有力地推动了摩尔定律在过去十年的延续。

随着晶体管尺寸越来越小，短沟道效应越来越明显，电流控制越来越难，FinFET已经达到了物理极限。作为英特尔自FinFET之后的首个全新晶体管架构，RibbonFET全环绕栅极晶体管让带状的晶体管沟道整个被栅极环绕，其好处主要包括以下三个方面：

在晶体管中，栅极（gate）作用类似于开关，可控制电流的流通。2012年，英特尔在业界率先引入了FinFET（鳍式场效应晶体管）技术，让栅极环绕晶体管沟道的上、左、右三侧，其垂直架构让行业能够在芯片中集成更多晶体管，从而有力地推动了摩尔定律在过去十年的延续。

随着晶体管尺寸越来越小，短沟道效应越来越明显，电流控制越来越难，FinFET已经达到了物理极限。作为英特尔自FinFET之后的首个全新晶体管架构，RibbonFET全环绕栅极晶体管让带状的晶体管沟道整个被栅极环绕，其好处主要包括以下三个方面：

第一，在RibbonFET晶体管中，栅极能够更好地控制电流的流通，同时在任意电压下提供更强的驱动电流，让晶体管开关的速度更快，从而提升晶体管的性能；

第二，RibbonFET晶体管架构的水平沟道可以垂直堆叠，而不是像FinFET一样只能将鳍片并排放置，因此能够以更小的空间实现相同的性能，从而推动晶体管尺寸的进一步微缩；

第三，RibbonFET还将进一步提升芯片设计的灵活性，其沟道可以根据需求加宽或缩窄，从而更适配不同的应用场景，不管是手机还是电脑，游戏还是医疗‍，汽车还是人工智能，可轻松胜任按需配置。

PowerVia背面供电技术

一直以来，计算机芯片都是像披萨一样自下而上，层层制造的。芯片制造从最小的元件晶体管开始，然后逐步建立越来越小的线路层，用于连接晶体管和芯片的各个部分，这些线路被称为互连线。线路层中还包括给芯片供电的电源线。芯片完成后，把它翻转并封装起来，封装提供了与外部的接口，然后就可以把它放进计算机了。这种方法遇到了各种问题，随着晶体管越来越小，密度越来越高，互连线和电源线共存的线路层变成了一个越来越混乱的网络，成为提升芯片整体性能的障碍。

2023年6月，英特尔宣布在业内率先在产品级测试芯片上实现背面供电（backside power delivery）技术。

通过PowerVia背面供电技术，英特尔告别了披萨式的制造方式，让芯片制造第一次涉及两个面：像以前一样，首先制造晶体管，然后添加互连层，接下来则是翻转晶圆并进行打磨，露出连接电源线的底层。英特尔证实，PowerVia背面供电技术的好处是多方面的：

首先，向晶体管供电的路径变得非常直接，可以改善供电，减少信号串扰，降低功耗，将平台电压降低优化30%；

其次，电源线和互连线可以分离开来并做得更粗，同时改善供电和信号传输，解决了晶体管尺寸不断缩小带来的互连瓶颈，实现了6%的频率增益和超过90%的标准单元利用率，对于普通计算机用户来说，这意味着降低能效和提高速度。

英特尔还开发了全新的散热技术，并在基于Intel 4的、经过充分验证的测试芯片上进行了反复调试。测试芯片展示了良好的散热特性，PowerVia达到了相当高的良率和可靠性指标。

稳步推进，成果频出

进入埃米时代后，英特尔的Intel 20A和Intel 18A制程节点两个节点均将采用RibbonFET全环绕栅极晶体管和PowerVia背面供电技术。

Intel 20A将是英特尔首个采用PowerVia背面供电技术及RibbonFET全环绕栅极晶体管的节点，预计将于2024年上半年实现生产准备就绪，应用于未来量产的客户端ARL平台，目前正在晶圆厂启动步进（First Stepping）。

在Intel 20A之后，Intel 18A将继续采用RibbonFET全环绕栅极晶体管和PowerVia背面供电技术。作为英特尔“四年五个制程节点”计划的最后一个节点， Intel 18A正在推进内部和外部测试芯片，有望在2024年下半年实现生产准备就绪，2025年上市，帮助英特尔在2025年重回制程领先性。

在产品方面，目前有五个以上的内部产品正基于最新的Intel 18A制程节点研发，Intel 18A预计将于2025年上市，包括产品代号为Clearwater Forest的下一代能效核英特尔至强可扩展处理器计划将于2025年交付，采用Intel 18A制程。

在英特尔代工服务方面，Intel 18A制程节点最初将通过英特尔内部产品提升产量，从而让该制程的各种问题都能得到妥善解决，因此将在很大程度上为英特尔代工服务的外部客户降低新制程的风险。

2023年8月，英特尔宣布已和新思科技签署多代合作协议，深化在半导体IP和EDA（电子设计自动化）领域的长期战略合作伙伴关系，共同为英特尔代工服务的客户开发基于Intel 3和Intel 18A制程节点的IP产品组合，全面提升基于Intel 3和Intel 18A制程节点的系统级芯片（SoC）和多裸晶芯片系统设计的功耗、性能和面积（PPA）。

此次合作标志着英特尔IDM 2.0战略又向前迈出了重要一步，将让英特尔代工服务（Intel Foundry Service, IFS）能够为既有和未来客户提供更高质量的服务，帮助其充分利用Intel 3和Intel 18A制程节点的优势，迅速将差异化产品推向市场，进而促进充满活力的代工生态系统的发展。

此前，Arm已经和英特尔代工服务签署了涉及多代前沿系统芯片设计的协议，使芯片设计公司能够利用Intel 18A开发低功耗计算系统级芯片（SoC）；英特尔也将采用Intel 18A为瑞典电信设备商爱立信打造定制化5G系统级芯片。