工艺突破背后：英特尔如何让芯片更凉更稳，解决发热老难题？

英特尔正加速推进其18A（1.8纳米级）工艺CPU的量产，并取得了令人鼓舞的成果。其增强版18A-P工艺的研发工作也在紧锣密鼓地进行中，预计将在未来几个季度内投入量产。18A-P工艺引入了两种新型晶体管，提高了工艺偏差控制精度，并改进了散热设计，从而实现了更高的性能和更低的功耗。这或许正是苹果和其他无晶圆厂芯片设计商据传正在考虑采用18A-P工艺的原因。

根据英特尔在2026年VLSI大会上发布的一份报告，与英特尔的基准18A工艺相比，18A-P制造工艺有望帮助芯片开发人员在相同功耗下将设计性能提升9%，或在相同性能和复杂度下将功耗降低18%。为了实现这些改进，英特尔推出了新型的环栅带状场效应晶体管（GAAA）晶体管，包括具有增强型触点的高性能器件以及新型低功耗器件。设计人员现在可以提高关键路径上的频率，并降低对性能要求不高区域的功耗，从而显著提高整体性能效率。

同时，18A-P 保留了 18A 的接触式多晶硅间距 (50nm) 和库高度 (180nm 和 160nm)，以及与基础工艺的设计兼容性，这意味着最初为 18A 设计的芯片可以移植到 18A-P，并受益于某些工艺级改进（不依赖于新的晶体管类型），尽管要充分实现性能和效率的提升，需要重新优化设计。

18A-P 相较于 18A 的另一项重大改进是将偏斜角收紧了 30%，这不仅降低了工艺变异性，还提高了良率。这一改进缩小了快慢硅之间的差异，使其更接近“典型”硅，并降低了晶圆中心到边缘的偏差。此外，该生产节点还增加了额外的阈值电压 (VT) 选项（超过 5 对逻辑 VT，而 18A 只有 4 对），从而实现了更精细的芯片分档和更一致的芯片性能，提高了符合目标规格的芯片比例。这提高了参数良率，使芯片设计人员能够从单个晶圆上获得更多高端硅片。同时，工艺偏斜角的收紧并未影响缺陷密度，因为线边缘粗糙度 (LER) 和随机变异性等现有挑战依然存在。

尽管英特尔的 18A-P 工艺保留了基础节点的触点间距，但该公司仍然对其金属堆叠层的电阻和电容进行了调整，这会影响信号速度、功耗和时序。英特尔并未对这些变化进行详细说明。

最后，18A-P 工艺在散热、可靠性和电压特性方面进行了改进，这对于面向客户端和数据中心应用的高级工艺技术至关重要。英特尔表示，其导热系数提高了 50%。更低的导热阻有助于应对 GAA 晶体管带来的更高功率密度，这对客户端应用至关重要。改进的逻辑负偏压温度不稳定性 (NBTI) 增强了器件在高压应力下的长期稳定性，这对数据中心处理器至关重要。此外，18A-P 工艺还更好地调整了逻辑和 SRAM 的最小工作电压 (Vmin)，从而提高了低电压运行和稳定性。

英特尔的 18A-P 是 18A-P 的深度优化版本，不仅承诺更高的性能效率，还解决了参数良率、散热和可靠性等问题。这些改进使 18A-P 成为 18A 的更成熟、更具吸引力的版本，不仅对英特尔而言如此，对苹果等潜在外部客户也是如此。

英特尔总结说：英特尔® 18A-P 是一种性能增强型 RibbonFET 环栅 (GAA) 晶体管技术，采用 PowerVia 背面供电。与英特尔® 18A 相比，英特尔® 18A-P 在相同性能下功耗降低超过 18%，或在相同功耗下性能提升超过 9%。这一改进得益于新增的技术特性、晶体管性能增强、互连增强以及设计技术协同优化 (DTCO)。英特尔® 18A-P 的新增特性包括：额外的逻辑 VT 对、更严格的时钟偏移角控制、高密度 (HD) 和高性能 (HP) 库中新增的低功耗器件，以及两个库中性能提升的 HP 器件。此外，英特尔® 18A-P 还降低了热阻，从而提高了散热性能。