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年末将大规模量产,Intel 18A更多技术细节曝光!
Intel 18A是英特尔最新一代制程技术,以下从技术亮点、性能提升、设计优化、量产及应用、外部合作等方面介绍其更多技术细节:
技术亮点
RibbonFET环绕栅极晶体管(GAA)技术:相比此前FinFET技术实现重大飞跃,改进了栅极静电,单位封装宽度更高,单位封装寄生电容更小,灵活性也更高。
PowerVia背面供电技术:业界首创,可将密度和单元利用率提高5%至10%,降低电阻导致的供电下降,使ISO功率性能提高4%,与非背面供电设计相比,固有电阻(IR)下降大大降低。
性能提升
每瓦性能和芯片密度:与Intel 3工艺节点相比,每瓦性能提高了15%,芯片密度提高了30%。
高低电压支持与性能功耗表现:面向高性能计算优化,支持低电压(<0.65V)和高电压(大于1.1V),电压越高主频、性能和功耗越高。与Intel 3相比,相同功耗水平下性能可提高18%-25%;相同频率下功耗可降低36%-38%,得益于RibbonFET晶体管、背面供电、前端互联改进、流程/设计协同优化。
设计优化
芯片面积缩放和利用率:以标准Arm核心为例,相比Intel 3带来最高39%的密度提升(平均约30%),利用率提升约6.5个百分点。背面供电技术使单元能源利用率提高8 - 10%,最坏情况下固有电阻(IR)下降降低10倍。
单元库:提供160nm高密度单元库(Intel 3是210nm)与180nm高性能单元库(Intel 3是240nm),密度增加30%以上。
金属间距:M0/M2间距分别为32nm/32nm,M0间距比Intel 3的30nm略高(但集成PowerVia背面供电技术),M2间距比Intel 3的42nm缩小超过30%。台积电N3E最小金属间距为23nm,N2与之相近,但N2未加入背面供电技术,需等到2026年的N2P才会采用。
工序成本:作为完全集成背面供电技术的制程节点,M0/M2最小间距虽大于典型的25nm,但可直接利用EUV一次打印图案,原有典型方案需多道图案化,可进一步降低工序成本。通过DTCO(面向版图优化的设计工艺协同)优化的单元库和金属层可实现设计密度提升和易用性,降低背面供电技术实现的工艺复杂度和成本。
互连RC和通孔电阻:改善互连RC并降低通孔电阻,相比Intel 3制程,在M0/M3/M6层的标准互联通孔电阻分别降低24%、30%和49%,M40 - M42降低12%,M80 - M84降低13%。
SRAM缩放:HCC SRAM单元面积为0.0230 μm2、HDC SRAM单元面积为0.0210 μm2,相比Intel 3制程分别带来23.3%、12.5%微缩。台积电N2制程的HDC SRAM单元面积为0.0175 μm2,SRAM密度大概率比Intel 18A更高。
SRAM Vmin性能:提供HCC bitcell单元(带和不带写辅助)和HDC bitcell单元(带NBL写辅助),均符合行业标准SRAM Vmin规格。带写辅助HCC bitcell单元相比不带写辅助的电压可降低70mV。
金属堆叠:前端互连堆栈选项有17ML(针对成本优化)、21ML(针对性能和成本平衡)、22ML或以上(针对性能优化),M0 - M4都支持直接使用EUV打印。背面供电网络总共有6层金属层(包括顶部金属),针对功率、机械强度和热再分配进行了优化。
量产及应用:目前已进入风险试产,即将于今年年底实现大规模量产,将由Panther Lake客户端处理器和Clearwater Forest服务器处理器首发采用。
外部合作:此前有报道称英特尔正在与NVIDIA、博通、法拉第科技、IBM和其他几个合作伙伴合作,基于Intel 18A制程的芯片样品已在合作伙伴处测试验证。但英特尔财务总监戴维·津斯纳表示,公司计划利用该制程技术为外部客户代工制造芯片,但目前“还不具规模”。
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