技术前沿：“环抱”晶体管与“三明治”布线_风闻

在半导体制程技术的前沿，英特尔正稳步推进其“四年五个制程节点”计划，加速实现在 2025 年推出尖端的制程节点 Intel 18A。

今天，我们将介绍英特尔的两项突破性技术：RibbonFET 全环绕栅极晶体管和 PowerVia 背面供电技术。这两项技术首次成功集成于 Intel 20A 制程节点，也将用于 Intel 18A。

RibbonFET：栅极“环抱”晶体管

通过 RibbonFET 晶体管，英特尔实现了全环绕栅极（GAA）架构。在晶体管中，栅极扮演着关键的开关角色，控制着电流的流动。RibbonFET 使得栅极能够全面环绕带状的晶体管沟道，这一创新带来了三大优势：

•节约空间：晶体管沟道的垂直堆叠，相较于传统的水平堆叠，大幅减少了空间占用，有助于晶体管的进一步微缩；

RibbonFET晶体管与FinFET晶体管（鳍式场效应晶体管）的对比示意图•性能提升：栅极的全面环绕增强了对电流的控制，无论在何种电压下，都能提供更强的驱动电流，让晶体管开关的速度更快，从而提升晶体管性能；

•灵活设计：晶体管沟道可以根据不同的应用需求进行宽度调整，为芯片设计带来了更高的灵活性。

PowerVia：从“披萨”到“三明治”的转变

PowerVia 背面供电技术改变了芯片布线的逻辑。

传统上，计算机芯片的制造过程类似于制作“披萨”，自下而上，先制造晶体管，再构建线路层，同时用于互连和供电。然而，随着晶体管尺寸的不断缩小，线路层变得越来越“拥挤”，复杂的布线成为了性能提升的瓶颈。

英特尔通过 PowerVia 实现了电源线与互连线的分离。首先制造晶体管，然后添加互连层，最后将晶圆翻转并打磨，以便在晶体管的底层接上电源线。形象地说，这一过程让芯片制造更像是制作“三明治”。

PowerVia革新了晶体管的布线方式背面供电技术让晶体管的供电路径变得更加直接，有效改善了供电，减少了信号串扰，降低了功耗。测试显示，PowerVia 能够将平台电压降低优化 30%。

同时，这种新的供电方式还让芯片内部的空间得到了更高效的利用，使得芯片设计公司能够在不牺牲资源的前提下提高晶体管密度，显著提升性能。测试结果表明，采用 PowerVia 技术可以实现 6%的频率增益和超过 90%的标准单元利用率。

Intel 20A 和 Intel 18A 的技术演进

半导体技术的创新是一个不断迭代的过程。在 Intel 20A 制程节点上，英特尔首次成功集成了 RibbonFET 和 PowerVia 这两项突破性技术。基于 Intel 20A 的技术实践，这两项技术将被应用于采用 Intel 18A 制程节点的首批产品：AI PC 客户端处理器 Panther Lake 和服务器处理器 Clearwater Forest。目前，新产品的样片已经出厂、上电并成功启动操作系统，预计将在 2025 年实现量产。

Intel 18A晶圆此外，这两项技术也将通过 Intel 18A 向英特尔代工（Intel Foundry）的客户提供。Intel 18A 的缺陷密度已达到 D0 级别，小于 0.40，显示出其在晶圆厂中的生产状况良好，良率表现优秀。今年 7 月，英特尔还发布了 Intel 18A 制程设计套件（PDK）的 1.0 版本，得到了生态系统的积极响应。