英特尔 18A-P 工艺详解：0.5V 低电压频率跃升 30%，Diamond Rapids 与 Nova Lake 率先搭载

感谢亚汇网网友英特尔此次会上公布了Intel18A-P制程技术的更多细节。据介绍，基于量产芯片的直接测试显示，18A-P在0.5V工作电压下可实现30%的频率提升。该制程将率先用于DiamondRapids至强处理器和NovaLake酷睿处理器。相比18A制程，18A-P通过RibbonFET全环绕栅极（GAA）晶体管、背面供电、PowerBoost技术以及新增金属层等手段进一步提升了性能。英特尔称，在相同功耗下，18A-P性能提升超过9%；在相同性能下，功耗则可降低超过18%。英特尔与FuturumResearchGroup合作披露的研究结果显示，18A-P并非单纯对18A进行小幅调整，而是针对不同电压区间进行了优化。研究人员表示，该制程在低电压下侧重提升能效，在高电压下则进一步释放频率潜力。英特尔测试采用了GAA晶体管和背面供电的CPU核心，与采用FinFET技术的同类核心进行对比，并在相同电压下测试，以尽可能排除架构变化带来的影响。如前所述，在0.5V电压下，其运行频率提升30%。RibbonFET晶体管能够让栅极从四个方向包围沟道，使英特尔能够进一步控制阈值电压。与此同时，背面供电技术将供电路径从晶圆背面引入，减少芯片正面金属互连中的供电拥塞以及IR压降，从而降低电压损失。英特尔FellowEricFetzer表示，背面供电技术在高电压下尤其能够减少供电损耗，而GAA晶体管则能够在低电压环境中发挥优势。两者结合后，可以同时针对高、低电压场景提升性能。英特尔此前已经展示了18A背面供电技术对核心频率的提升，在1.1V电压下频率提升5%，0.95V电压下提升7.5%。18A-P进一步扩展RibbonFET产品组合，提供针对不同设计目标优化的器件选项。其中，W1和W1.5面向低功耗和低电容设计，W3P则面向高性能设计，并结合PowerBoost技术，在不增加电气负载的情况下实现约10%的运行速度提升。与18A相比，18A-P还将NMOS器件外部电阻降低20%，PMOS器件降低12%，同时在相同电容条件下提供更高电流和更高频率。在散热方面，18A-P延续并进一步改进18A引入的相关技术。英特尔通过材料改进和EDA驱动的热设计方案，使键合堆栈的热导率提升50%，整个堆栈的热阻改善约20%至40%。芯片内部互连同样会限制高电压下的频率。为降低互连延迟和布线拥塞，英特尔在金属层堆栈顶部增加两层粗金属层。这些低电阻互连可降低RC延迟，并在1.1V下带来约3%的频率提升、0.65V下带来约2%的频率提升，同时降低约2%的功耗。英特尔还在研发钌互连和三维逻辑堆叠等后续技术。资料显示，采用减法式钌互连并结合空气隙后，互连电容相比铜可降低约35%。未来的逻辑堆叠技术则计划将不同逻辑层沿垂直方向堆叠，使信号通过更短的垂直路径传输。英特尔新一代数据中心处理器DiamondRapids将成为率先采用18A-P的产品之一。英特尔表示，相关技术积累始于上一代Xeon6+“ClearwaterForest”，其E-Core积累的能效优势将进一步应用到DiamondRapids的P-Core设计中。DiamondRapids最多将配备256个核心，核心数量达到上一代产品的两倍。随着核心数量增加，内存带宽也面临更大压力，因此英特尔将I/O区域移动至封装中央，使各个核心能够获得更加均衡的内存访问，这一设计主要面向AI规模计算负载。英特尔FellowEricFetzer表示，DiamondRapids将利用18A-P的制程优势，同时提升核心数量和单核心性能，并通过架构更新为大量核心提供所需的数据供给能力。英特尔表示，GAA晶体管结合背面供电技术将成为其未来多代产品提升单核心性能的基础，DiamondRapids至强和NovaLake酷睿处理器将成为率先采用这些技术的产品，并计划于2027年推出。