要約:
在Hot Chips大会上，英特尔公布了18A-P制程工艺的更多细节。这一工艺引入了环绕式栅极（GAA）晶体管、背面供电（GAA-BSPD）、Power Boost技术，并增加了金属层数，在低电压条件下可为x86"量产"硅片带来高达30%的运行频率提升。
Futurum Research Group与英特尔合作披露了18A-P工艺的具体优势，研究显示该工艺并非18A的简单迭代，而是"刻意"设计用于在低电压下提升能效、在高电压下提升性能。与18A相比，英特尔18A-P在同等功耗下性能提升超过9%，或在同等性能下功耗降低超过18%；该工艺还引入了先进应变工程以增强载流子迁移率，并扩展了RibbonFET产品线，新增了面向AI、移动及数据中心应用的Power Boost技术。
报告中写道："这些创新技术有望为多代产品的单核性能领先奠定基础。FinFET技术的成熟历经了四代器件与设计协同优化的积累。而带有背面供电的GAA技术目前正处于这一发展曲线的第一步——在量产硅片上已实测到低电压下30%的提升，高电压下也达到两位数增幅。Diamond Rapids与Nova Lake将率先享受到18A-P带来的红利，而钌互连与堆叠逻辑等技术仍在后续规划之中。"
GAA トランジスタ テクノロジーは、低電圧範囲で最大のメリットが得られるように設計されています。高電圧側では、Intel の PowerVia などの裏面電源技術が、前面の配線層ではなくウェーハの裏面から電力を導くことでその可能性を示しています。研究では、30%という数字は直接測定結果、つまりGAA裏面電源プロセスに基づいて製造されたCPUコアと動作電圧範囲全体にわたる同レベルのFinFETコアとの比較に由来していると指摘しており、0.5V電圧ではコア動作周波数が30%増加している。この比較は同じ電圧とコア レベルで行われるため、アーキテクチャ変更の影響を排除し、プロセス テクノロジ自体の貢献を個別に測定できます。
RibbonFET的栅极从四面包裹晶体管通道，使英特尔能够更精确地控制更低的阈值电压。此外，将供电布线移至晶圆背面可减少IR压降，从而降低电压损耗。英特尔研究员Eric Fetzer表示："背面供电这一概念本质上是对高电压供电的一种改进。它在低电压下也有帮助，但在高电压时会出现较大的压降事件，此时背面供电在降低供电损耗方面效果非常显著……将背面供电与环绕式栅极结合并非偶然，这是把两项互补的技术结合在一起，因此我们同时具备了高电压和低电压两方面的优势故事。"
18A プロセスでは、インテルはデバイスのゲインをコア周波数の向上に変換するバックサイド電源の効果を実証し、1.1V で 5% の周波数増加、0.95V で 7.5% の周波数増加を達成しました。さらに、18A-P プロセスは、RibbonFET 製品ラインを拡張し、低電力、低容量デバイス向けの W1 および W1.5 や、電力負荷を増加させることなく動作速度の 10% 向上を達成できる Power Boost テクノロジーを搭載した高性能アプリケーション向けの W3P など、さまざまな設計目標に最適化されたデバイス オプションを追加しました。 18A と比較して、18A-P は NMOS デバイスの外部抵抗を 20%、PMOS デバイスの外部抵抗を 12% 低減し、同時に、整合容量条件下でより高い電流とより高い周波数を実現します。
18A で導入された熱管理の革新に基づいて、18A-P は材料の改良と高度な EDA 駆動の熱放散ソリューションによって熱放散機能をさらに向上させています。図１８Ａ〜Ｐは、結合スタックの熱伝導率を５０％増加させ、スタック全体の熱抵抗を２０％〜４０％改善する。
さらに、インテルはテクノロジー ロードマップを拡張するために、先進的な材料とパッケージング テクノロジーを評価しています。インテルの VLSI 研究で実証されたサブトラクティブ プロセスのルテニウム相互接続とエア ギャップ構造は、銅相互接続と比較して静電容量を約 35% 削減でき、この利点はファイン ピッチではさらに増幅されます。銅相互接続はすべての面を抵抗バリア層で覆う必要があり、これ以上低減することはできません。また、銅の抵抗は粒界が支配的な小さなサイズでは非線形成長を示します。ただし、ルテニウム相互接続は同じ間隔で線形特性を維持するため、ワイヤ抵抗によって周波数が制限されるシナリオでも活用できます。さらに将来を見据えて、インテルは Z 軸方向のスタック ロジック テクノロジを研究しています。これは、信号を長距離の平面配線ではなく短距離の垂直方向にのみ送信する必要があるように、1 つのロジック デバイスを別のロジック デバイスの上に積み重ねる技術です。この作業は高電圧拡張性能に直接関係します。
Diamond Rapids将是采用18A-P工艺的首批主力产品之一。据英特尔透露，相关研发工作实际上从上一代Xeon 6+"Clearwater Forest"就已开始，这使得团队能够将E核在性能功耗比方面的优势延续至Diamond Rapids的P核上。Diamond Rapids最高可配置256核心，是上一代核心数量的两倍，因此需要更强的内存带宽支撑。英特尔将IO模块移至封装中心位置，使每个核心都能获得均匀的内存访问延迟，这对AI规模级别的工作负载至关重要，而18A-P带来的频率提升空间也将直接转化为更高的单核性能。
英特尔研究员Eric Fetzer总结道："这正是你将在Diamond Rapids上看到的效果。一切都从核心底层技术开始。我们借助18A-P的优势同时提升核心数量与核心性能，再通过架构升级为其提供足够的数据供给。"
总体而言，带有背面供电的GAA技术被视为英特尔迈向多代单核性能领先路线图的第一步。这一进程始于18A-P工艺，其在低电压下实现30%的提升，在高电压下实现两位数增幅，且已在量产硅片上得到验证，相关产品包括Diamond Rapids Xeon系列以及计划于明年推出的Nova Lake"Core"系列。
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