Resumen:
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。"
La tecnología de transistores GAA está diseñada para beneficiarse al máximo en el rango de bajo voltaje. En el extremo de alto voltaje, las tecnologías de suministro de energía trasera, como PowerVia de Intel, han demostrado su potencial al guiar la energía desde la parte posterior de la oblea en lugar de desde la capa de cableado frontal. El estudio señaló que la cifra del 30% proviene de resultados de medición directa, es decir, la comparación entre el núcleo de la CPU fabricado según el proceso de suministro de energía posterior GAA y el núcleo FinFET del mismo nivel en todo el rango de voltaje operativo: a un voltaje de 0,5 V, la frecuencia operativa del núcleo aumenta en un 30%. Esta comparación se realiza al mismo nivel de voltaje y núcleo, de modo que se pueda eliminar el impacto de los cambios arquitectónicos y la contribución de la tecnología del proceso en sí se pueda medir por separado.
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。"
En el proceso 18A, Intel ha demostrado el efecto de la fuente de alimentación trasera al convertir la ganancia del dispositivo en una mejora de la frecuencia central, logrando un aumento de frecuencia del 5 % a 1,1 V y un aumento de frecuencia del 7,5 % a 0,95 V. Además, el proceso 18A-P ha ampliado la línea de productos RibbonFET, añadiendo opciones de dispositivos optimizadas para diferentes objetivos de diseño, como W1 y W1.5 para dispositivos de baja potencia y baja capacitancia, y W3P para aplicaciones de alto rendimiento equipadas con tecnología Power Boost, que puede lograr un aumento del 10 % en la velocidad de funcionamiento sin aumentar la carga eléctrica. En comparación con 18A, 18A-P también reduce la resistencia externa de los dispositivos NMOS en un 20% y los dispositivos PMOS en un 12%, al tiempo que logra una mayor corriente y una mayor frecuencia en condiciones de capacitancia coincidentes.
Basado en la innovación de gestión térmica introducida en 18A, 18A-P mejora aún más las capacidades de disipación de calor a través de mejoras de materiales y soluciones avanzadas de disipación de calor impulsadas por EDA. 18A-P aumenta la conductividad térmica de la pila adherida en un 50 %, mejorando la resistencia térmica de la pila general entre un 20 % y un 40 %.
Además, Intel está evaluando materiales avanzados y tecnologías de embalaje para ampliar su hoja de ruta tecnológica. El proceso sustractivo de interconexión de rutenio y la estructura de espacio de aire demostrados en la investigación VLSI de Intel pueden reducir la capacitancia en aproximadamente un 35% en comparación con la interconexión de cobre, y esta ventaja se amplificará aún más en pasos finos: las interconexiones de cobre deben cubrirse con capas de barrera resistivas en todos los lados que no se pueden reducir más, y la resistencia del cobre mostrará un crecimiento no lineal en tamaños pequeños dominados por los límites de los granos. Sin embargo, las interconexiones de rutenio aún mantienen características lineales con el mismo espaciado, por lo que pueden aprovecharse en escenarios donde la resistencia del cable limita la frecuencia. Mirando hacia el futuro, Intel está estudiando la tecnología de lógica apilada en la dirección del eje z, que apila un dispositivo lógico encima de otro de modo que las señales sólo necesitan transmitirse verticalmente en distancias cortas en lugar de enrutamiento plano de larga distancia. Este trabajo está directamente relacionado con el rendimiento de la expansión de alto voltaje.
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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