В последние годы полупроводниковая индустрия переживает стремительные изменения: требования рынка к производительности и энергоэффективности растут с каждым днем, а технологические гиганты ведут ожесточенную гонку за лидерство в создании передовых процессных узлов. Intel, один из ключевых игроков отрасли, шагнула вперед, представив 18-ангстремовую (18A) технологию производства чипов, которая обещает стать серьезным вызовом для доминирующей на рынке компании TSMC и ее 2-нанометрового процесса. Это важное событие стало предметом обсуждения на симпозиуме VLSI 2025 и вызвало широкий интерес со стороны экспертов и разработчиков. Новая технологическая платформа Intel 18A представляет собой усовершенствованное решение в трех основных направлениях: повышение производительности, снижение энергопотребления и увеличение плотности транзисторов на кристалле. По заявлению компании, по сравнению с предыдущим процессным узлом Intel 3, 18A улучшает производительность на 25%, одновременно сокращая энергозатраты на 36% и увеличивая плотность расположения транзисторов на 30%.
Именно такой комплексный прогресс делает 18A привлекательным для широкой номенклатуры продуктов — от клиентских процессоров до серверных решений для датацентров. Отдельного внимания заслуживают инновационные архитектурные решения, ищущие свое отражение в технических основах 18A. В основе технологии лежит вторая генерация транзисторов RibbonFET, построенных по принципу Gate-All-Around (GAA). В отличие от классических FinFET, где затвор окружает канал только с трех сторон, GAA обеспечивает полное оборачивание, что значительно уменьшает утечки и повышает контроль над характеристиками транзистора. RibbonFET состоит из четырех нанолент, а ключевым достижением является возможность тонкой настройки пороговых напряжений (VT) — аж восемь вариантов, четыре для NMOS и четыре для PMOS, с диапазоном более 180 милливольт.
Такая гибкость помогает оптимизировать баланс между частотой, энергопотреблением и утечками, что важно для разнообразных типов микросхем. Кроме того, Intel впервые внедрила в массовое производство инновационную систему питания PowerVia — заднюю сеть подачи питания (backside power delivery network, BSPDN). Это решение переносит подачу питания с фронтальной поверхности кристалла на его тыльную сторону, что позволяет разгрузить верхние слои металлизации. В результате снижаются потери на сопротивление и емкость, уменьшается уровень помех между сигнальными и силовыми линиями, что ведет к повышению плотности логических элементов и улучшению общих рабочих параметров. PowerVia обеспечивает рост плотности благодаря 8-10-процентному увеличению количества транзисторов, а также снижает падение напряжения до десятикратного значения по сравнению с предыдущими узлами.
Тесты надежности механической и электрической устойчивости PowerVia подтверждают высокую прочность сети питания под экстремальными условиями эксплуатации. Согласно штатным проверкам JEDEC, компонент выдерживает продолжительные стрессы, включая высокую влажность, температуру до 165 градусов Цельсия и циклы резких температурных скачков. Такие показатели дают уверенность в долгосрочной стабильности микросхем и их пригодности для устройств с длительным жизненным циклом. Процесс 18A использует передовую технологию литографии с применением экстремального ультрафиолетового излучения (EUV), что позволяет значительно упростить и ускорить процедуру изготовления чипов. Intel внедрила однопроходный EUV-паттернинг на нижних металлизированных слоях (M0–M2), сокращая количество масок, необходимых для производства, и уменьшая сложность процесса.
Такая оптимизация не только снижает производственные издержки, но и улучшает точность, что важно для достижения стабильных и воспроизводимых технических параметров продукции. Новейший 18A процесс оптимизирован для использования двух типов библиотек ячеек: с высокой производительностью (High Performance, HP) и с высокой плотностью расположения (High Density, HD). Высокопроизводительная библиотека имеет высоту ячейки 180 нанометров и предназначена для устройств, где критична максимальная скорость. Библиотека с высокой плотностью клеток со 160-нанометровой высотой ориентирована на решения с низким потреблением энергии. Такая дифференциация позволяет Intel гибко настраивать собственные продукты под разные сферы применения без потери эффективности.
Сравнивая 18A с другими актуальными технологическими процессами Intel, можно выделить стремительный прогресс в размере SRAM-бит ячейки. Показатель упал с 0,024 до 0,021 квадратных микрометров, что выводит Intel в один ряд с современными узлами TSMC N5 и N3E, хотя и немного позади их грядущего 2-нанометрового узла N2 с ячейкой около 0,0175 квадратных микрометров. Несмотря на это, по совокупности характеристик 18A демонстрирует отличные результаты и способен конкурировать в премиальном сегменте. В частности, одним из первых продуктов, который будет использовать технологию 18A, станет процессор Panther Lake, заявленный для анонса в текущем году. Эта серия обещает принести покупателям ощутимые преимущества в вычислительной мощности и энергоэффективности, что особенно актуально для устройств, требующих высокой производительности на ватт.
Однако у новой технологии есть и свои особенности. Например, диапазон рабочих напряжений для 18A ограничен в сравнении с Intel 3: поддержка 0,4В, 0,75В и 1,1В, но отсутствует 1,3В, что может повлиять на использование в системах, где необходимо достижение максимально высоких частот. Тем не менее, преимущества 18A с точки зрения повышения производительности и снижения энергопотребления, а также меньшая площадь кристалла позволят компенсировать этот недостаток во многих сценариях применения. Intel также делает акцент на том, что использование 18A облегчает проектирование и производство микросхем. Перемещение подачи питания на заднюю поверхность устраняет сложную фронтальную электросетку, что упрощает трассировку и повышает устойчивость конструкции.
Благодаря улучшенным материалам и методикам металлизации снижаются потери на сопротивление и емкость, а процесс становится более стабильным и предсказуемым. Нельзя не отметить, что внедрение 18A – это не только шаг к технологическому превосходству. Это и стратегический ответ Intel на растущую конкуренцию со стороны TSMC, которая долгое время удерживала лидерство в области производства самых передовых чипов. Появление мощного конкурентного узла, способного не только догнать, но и потягаться с китайско-тайваньским гигантом, открывает новые перспективы для Intel как поставщика как собственных процессоров, так и услуг по чип-производству на заказ. В долгосрочной перспективе 18A может стать отправной точкой для последующих инноваций.
Intel уже работает над технологией 14A, а также интеграцией новых методов литографии и упаковки, таких как Foveros и EMIB, которые позволят строить более сложные и производительные многослойные системы на кристалле. В заключение, технология 18A — это важный этап в эволюции полупроводниковых технологий Intel, объединяющий в себе архитектурные инновации, усовершенствования производства и улучшенные показатели производительности и энергоэффективности. Это снижает разрыв с лидерами отрасли, укрепляет позиции Intel в мировом рынке и задает новые стандарты качества для процессорных решений будущего. Перспективы массового внедрения 18A сулят значительные выгоды как для разработчиков, так и конечных пользователей, что делает эту технологию одной из самых ожидаемых в мире цифровых технологий.
