瞭解Intel 18A製程，全新RibbonFET與PowerVia技術縮小晶片尺寸並提高效能

Intel在Panther Lake與Clearwater Forest等處理器使用Intel 18A製程節點，導入RibbonFET與PowerVia等技術，同時藉由先進封裝將多種模塊組合成單一處理器。

RibbonFET與PowerVia量產里程盃

Intel 18A製程節點的2大亮點在於業界首次應用於量產產品的RibbonFET（環繞式閘極，也稱為Gate All Around，GAA）與PowerVia（晶背供電）等技術，達到微縮電晶體尺寸，並改善晶片內部電力與訊號的傳輸品質，進一步縮小晶片尺寸（或在相同尺寸放入更多電晶體），以及節省運作時消耗的電力。

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回顧FET（Field-Effect Transistor，場效電晶體）的發展過程，在早期的平面式設計中，透過改變閘極（Gate）的電壓來控制源極（Source）與汲極（Drain）的電流導通與否，而閘極長度就是我們所說的「幾奈米製程」。

隨著電晶體的尺寸越縮越小，閘極的尺寸小到無法精準控制電流，後續發展出的FinFET（鰭式場效電晶體）則將電晶體外型改為有如鰭片的立體結構，在相同尺寸的前提下能夠透過3個面來增加閘極與源極的接觸面積，強化控制電流的能力，有助於持續微縮電晶體尺寸。

▲ Panther Lake與Clearwater Forest等處理器使用目前最先進的Intel 18A製程節點。

▲ Intel 18A製程節點導入RibbonFET環繞式閘極與PowerVia晶背供電等2大技術。

▲Lam Research（科林研發）提供的影片中，可以看到平面式FET、Fin FET、RibbonFET（即GAA）的差異。

▲ 傳統FET在閘極與源極之間只有1個接觸面，其中黃線部分即為閘極長度。FinFET電晶體的立體結構則有3個接觸面，而能延長閘極長度。

▲ RibbonFET進一步提升至4個接觸面，能增加接觸面積而改善電流控制能力。

▲ 從右上角的顯微照片可以看到RibbonFET源極的4個面與閘極都有接觸。更強的電流控制能力也代表可以提高效能同時節省電力

預告以18A打造3代產品

RibbonFET進一步讓閘極提升到4個接觸面，更加強化電流控制能力，對於密度不斷提高的晶片而言相當重要。RibbonFET同時也能改善漏電情況，提升電力效率、最低工作電壓（Vmin）、靜電特性等等，帶來更顯著的效能優勢。未來RibbonFET還能透過調整不同的鰭片寬度和多種閾值電壓（Vt）類型，針對需要極致省電，或是可以透過提高功率催出更高效能的不同使用情境，提供更廣泛的設計彈性。

隨著電晶體密度不斷提高，原本放置於在晶片正面的訊號和電源佈線會相互干擾並影響效能，而PowerVia技術則是將電源佈線改置於在晶片背面，將較粗的金属線路和凸塊移至晶片背面，並在每個標準單元內建奈米級矽穿孔（nano-TSV），以達到更有效率的電源分配，並降低固有電阻導致的電壓下降。PowerVia能提升5~10%的標準單元利用率，並在相同功耗下帶來最高4%的效能增益。

Intel表示Intel 18A製程節點是北美最早實現量產小於2奈米的先進製程節點，相校於Intel 3製程節點，電力效率提高15%，晶片密度提高30%，並全面支援業界標準的EDA工具（Electronic Design Automation，電子設計自動化），與超過35家領先業界的生態系統合作夥伴共同致力於確保廣泛的客戶能夠順利採用Intel的解決方案。

值得注意的是，Intel在2025年7月24日的第2季財報中提到，在Intel 18A製程節點的良率與效能方面持續有所進展，雖然沒有給出明確數字，但表示良率優於過去15年間各類製程的表現，將成為未來至少3代Intel客戶端與伺服器產品的基礎，具有相對樂觀的財務狀況，僅靠有自家品就能帶來合理的投資回報。而下一代Intel 14A製程節點則是專為代工業務所設計的製造節點，用以滿足客戶的特定需求，並觸及更廣泛的市場。

▲ PowerVia技術則是將電源佈線置於在晶片背面，改善訊號和電源會相互干擾的影響。

▲ PowerVia最高能提升10%的標準單元利用率，並改善30%電源電壓降（IR Drop）。

▲ Intel透過改善底層金屬原料的成本，來彌補導入PowerVia所產生的額外成本，以提升製程的價格競爭力。

▲ 與Intel 3製程節點相比，Intel 18A製程節點電力效率提高15%，晶片密度提高30%。

▲ 另一方面，在相同效能的前提下，Intel 18A製程節點能較Intel 3製程節點節省25%電力。

▲ Intel表示18A製程節點的良率優於過去15年間各類製程的表現，並將於2025年第4季開始量產。

在看完製程的技術分析後，筆者將在下篇文章繼續說明先進封裝，請讀者參考全文目錄繼續閱讀。

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