芝能智芯出品
英特尔在加州圣何塞举办了代工业务2025活动,在该活动中交流了代工业务的最新进展,其聚焦于18A制程节点,还聚焦先进封装技术以及生态系统建设。
英特尔18A将RibbonFET和PowerVia技术作为核心,预计在2025年底实现高量产,Panther Lake是客户端的首发产品,Clearwater Forest是服务器端的首发产品。同时,EMIB 2.5D/3.5D和Foveros Direct等先进封装技术为AI芯片提供了高效解决方案。
我们从技术创新维度,按照英特尔的思路,看看18A制程能否取得突破,再从生态系统战略维度,按照英特尔的思路,看看先进封装情况,探究英特尔在这个领域是否能有所作为。
Part 1
英特尔18A制程:
技术突破与市场竞争力
英特尔18A制程(1.8nm等效)是其“五年四节点”计划的巅峰之作,它集成了RibbonFET栅极全环绕晶体管,还集成了PowerVia背面供电技术,它因此成为业界首款同时实现这两项创新的制程 。
RibbonFET能显著降低功耗泄漏,这是通过更精细的电流控制实现的,它还推动了晶体管小型化;
PowerVia通过背面供电,对信号路由进行优化,减少电阻,提升电源效率。
据英特尔数据显示,18A在每瓦性能方面,相较于Intel 3提升了约10%,其晶体管密度提高了15%至20%,能为AI计算提供更高的性能以及效率。
Panther Lake(AI PC处理器)是18A的首发产品之一,Clearwater Forest(服务器处理器)也是18A的首发产品之一,它们在2024年完成了晶圆出厂,并且成功启动了操作系统,这显示出制程的健康状态。
Panther Lake的DDR内存达到了目标频率,Clearwater Forest结合了Foveros Direct 3D封装与Intel 3-T基底芯片,预计会成为业界首款高性能AI芯片,18A不但适用于内部产品,还为外部代工客户提供了可靠平台。
英特尔推出了两种变体,这两种变体分别是18A - P和18A - PT,其目的是满足多样化市场需求。
18A-P优化了性能与功耗平衡,适用于通用市场;
18A-PT新增了硅通孔(TSV),它支持3D堆叠,是专为高性能AI芯片设计的,预计会与AMD Ryzen X3D等展开竞争。
英特尔技术负责人Naga Chandrasekaran博士强调,18A-PT借助TSV提高了芯片间带宽,它适合复杂多芯片设计,能为大型AI芯片提供领先的制程选择,这种差异化策略让18A可覆盖从消费级PC到数据中心的广泛应用场景。
英特尔18A直接与台积电N2(2nm等效)相对标,它预计在2025年下半年实现量产,这比台积电N2在2025年中期的量产时间略晚 。
18A在背面供电技术方面处于领先地位,台积电要到A16节点(2026年底)才会引入类似技术(Super Power Rail),不过,台积电N2在晶体管密度上稍微更具优势,英特尔需要凭借18A的性能效率以及生态系统优势来弥补差距。
英特尔宣称,18A的综合性能比台积电3nm和2nm节点更出色,特别是在对功耗较为敏感的AI PC市场里,它更具竞争力,在服务器市场中也是如此。
快速推进新技术,这有可能会导致良率问题。英特尔首席技术官在活动中坦白表示,18A面临着“起伏”状况,需要借助与Synopsys、Cadence等这些EDA伙伴进行协同优化,以此来提升良率以及可制造性。
在代工模式下,低良率会直接使客户成本增加,这有可能削弱竞争力,Clearwater Forest被推迟到2026年上半年,这反映出复杂服务器芯片在验证以及量产方面存在挑战。
Part 2
先进封装与生态系统:
英特尔代工的差异化优势
英特尔在先进封装领域的创新为其代工业务提供了独特优势。
嵌入式多芯片互连桥(EMIB)2.5D/3.5D技术借助硅桥达成高密度互连,相比传统硅中介层,它能够缩短制造时间,缩短的时间为数周,还能降低成本 。
EMIB-T也就是带TSV的EMIB,它进一步提高了带宽,适用于逻辑与高带宽内存即HBM的复杂集成。
Foveros Direct 3D借助无凸点铜对铜键合,达成更高密度的垂直堆叠,Clearwater Forest的五芯片设计(三计算芯片 + 两IO芯片)是其典型示例 。
英特尔数据中心GPU Max系列SoC采用了EMIB 3.5D,该系列集成了47个活跃瓦片,还集成了超1000亿晶体管,这展现了其在异构芯片设计方面的领先能力。
此外,英特尔展示了12x光罩示例芯片,该芯片集成了AI引擎,集成了HBM5,集成了PCIe Gen7,还集成了光学引擎,展现出在AI芯片封装上具有前瞻性 。
英特尔着重指出了生态系统的四大关键支撑要素,其一为知识产权(IP),其二是可制造性设计,其三是数字设计流程,其四是良率设计。
Synopsys在18A的IP开发上取得了突破,Cadence在14A的IP开发上取得了突破,Synopsys甚至表示,英特尔10nm工艺的复杂性已降至行业标准水平,这标志着其代工流程的成熟。
西门子EDA对EMIB的可制造性进行了优化,PDF Solutions对EMIB的良率设计进行了优化,以此确保外部客户能够无缝接入18A制程。
在客户方面,英特尔已经取得了微软的订单,还赢得了航天国防领域Trusted Semiconductor Solutions的订单,并且获得了美国国防部RAMP-C项目的订单。
有传言说,NVIDIA、Broadcom等ASIC客户正在对18A进行测试,并且验证结果不错,这表明市场认可了它的潜力。英特尔预估,2025年上半年会有首个外部客户完成18A设计流片,到2026年上半年将进入高量产阶段。
英特尔在亚利桑那拥有成熟的制造基地,在爱尔兰拥有成熟的制造基地,在以色列拥有成熟的制造基地,并且在新墨西哥扩展先进封装能力,在马来西亚扩展先进封装能力。
英特尔是美国本土唯一具备领先制程和封装能力的供应商,在当前地缘政治紧张局势下具有战略优势,特别是在台积电受限无法在美国生产最尖端技术的情形下。
英特尔和美国政府展开合作,借助RAMP-C项目,为国防工业给予安全供应链,进而巩固自身在国家安全领域的地位 。
英特尔展示了至2028年的制程路线图,14A(1.4nm等效)预计能带来每瓦性能15%-20%的提升,它采用第二代RibbonFET和PowerDirect背面供电技术,高NA EUV设备的快速部署为14A研发提供了保障。
英特尔另外打算推出低成本的Foveros,还打算推出共封装光学器件即CPO,目的是满足AI芯片对于高带宽的需求,也是为了满足AI芯片对于低延迟的需求。
这些技术为英特尔在AI时代保持竞争力奠定了基础。
小结
18A制程的成败关乎英特尔的未来,18A制程以RibbonFET和PowerVia为核心,Panther Lake和Clearwater Forest已成功验证,这展现了英特尔在性能方面的突破,也展现了其在效率方面的突破,还展现了其在AI计算方面的突破。
先进封装技术如EMIB 2.5D/3.5D和Foveros Direct 3D等,为复杂AI芯片提供了高效解决方案,弥补了制程密度方面的劣势,英特尔与Synopsys、Cadence等伙伴协作,构建了成熟的代工生态系统,吸引了微软、国防客户以及潜在的NVIDIA等行业巨头。
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