4年5個(gè)節(jié)點(diǎn)。這是英特爾首席執(zhí)行官帕特·基辛格 (Pat Gelsinger) 在 2021 年向英特爾的客戶(hù)、投資者和全世界做出的承諾，當(dāng)時(shí)他制定了英特爾雄心勃勃的計(jì)劃，以重新奪回代工領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。

由于2010年代復(fù)雜的延誤，英特爾失去了長(zhǎng)期以來(lái)作為全球頂級(jí)晶圓廠的地位，當(dāng)時(shí)的新任英特爾首席執(zhí)行官不顧投資者出售英特爾晶圓廠的呼吁，轉(zhuǎn)而全力投資晶圓廠，就像英特爾從未有過(guò)的那樣。以前做過(guò)的事情，成為供全世界使用的自上而下的代工服務(wù)。

現(xiàn)在兩年多過(guò)去了，英特爾剛剛開(kāi)始看到這一積極路線圖的第一批成果，無(wú)論是在技術(shù)還是客戶(hù)方面?；谟⑻貭柺卓?EUV 節(jié)點(diǎn)intel 4 的產(chǎn)品現(xiàn)已上市，其大批量對(duì)應(yīng)產(chǎn)品intel 3 也已準(zhǔn)備就緒。與此同時(shí)，英特爾正在對(duì)其 2024 年和 2025 年首款全環(huán)柵 (GAAFET)/RibbonFET 進(jìn)行最后的潤(rùn)色。

對(duì)于該公司來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)令人興奮的時(shí)刻，但也是一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻。英特爾已經(jīng)到了需要兌現(xiàn)這些承諾的地步——而且他們需要以一種非常明顯的方式做到這一點(diǎn)。

為此，今天英特爾的代工團(tuán)隊(duì)（正式名稱(chēng)為英特爾代工服務(wù)：Intel Foundry Services）正在舉辦其首次會(huì)議“Direct Connect”。這不僅僅是為客戶(hù)和媒體展示的，這是英特爾為整個(gè)晶圓廠行業(yè)舉辦的亮相派對(duì)，英特爾的代工廠（而且只有英特爾的代工廠）受到關(guān)注，這在英特爾的龐大業(yè)務(wù)中是罕見(jiàn)的。

除了概述英特爾在 4 年內(nèi)實(shí)現(xiàn) 5 個(gè)節(jié)點(diǎn)目標(biāo)方面取得的進(jìn)展外，Direct Connect 也是英特爾首次有機(jī)會(huì)談?wù)撉?5 個(gè)節(jié)點(diǎn)之后的發(fā)展。隨著英特爾代工工廠在產(chǎn)能、客戶(hù)和工具方面的擴(kuò)展，該團(tuán)隊(duì)不僅正在考慮一系列更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)，而且還在考慮一系列日益必要的封裝技術(shù)來(lái)支持它們。雖然今天的活動(dòng)與基辛格 2021 年宣言的整體大膽程度不相上下，但它仍然是一次重要的觀察，讓我們了解這位曾經(jīng)（以及未來(lái)？）的代工之王在未來(lái)幾年將會(huì)發(fā)生什么。

總而言之，這里有幾項(xiàng)值得注意的公告，所以讓我們直接深入了解。

英特爾代工服務(wù)更名為“英特爾代工”，開(kāi)啟封裝和測(cè)試大門(mén)

英特爾的代工集團(tuán)正在換個(gè)新名字，開(kāi)啟了英特爾所謂的“系統(tǒng)代工”時(shí)代。英特爾的整個(gè)代工服務(wù)系列，從晶圓廠到測(cè)試再到先進(jìn)封裝，現(xiàn)在都被置于單一的英特爾代工旗幟下。

從某些方面來(lái)說(shuō)，這也是英特爾為服務(wù)披上一層新的藍(lán)色外衣。但這也旨在強(qiáng)調(diào)英特爾服務(wù)產(chǎn)品的性質(zhì)。該公司不僅希望為客戶(hù)制造芯片，而且希望成為芯片生產(chǎn)的一站式商店。因此，除了晶圓光刻技術(shù)之外，英特爾還向潛在客戶(hù)開(kāi)放其先進(jìn)封裝、芯片組裝和測(cè)試的完整生態(tài)系統(tǒng)。如果客戶(hù)愿意，他們將能夠從英特爾獲得完整的芯片，甚至只是利用英特爾提供的個(gè)性化服務(wù)。

這一聲明有多個(gè)角度，但最重要的是，它凸顯了英特爾想要做到這一切的愿望。他們不僅想在晶圓代工界占據(jù)一席之地；他們希望盡一切努力吸引盡可能多的客戶(hù)——盡可能地?cái)U(kuò)大規(guī)模。

更廣泛地說(shuō)，人們希望能夠利用英特爾競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的任何失誤，因?yàn)檫@些往往是在正在進(jìn)行的代工競(jìng)賽中取得領(lǐng)先的最佳機(jī)會(huì)。正是英特爾在 10 納米（以及較小程度的 14 納米）方面遇到了挫折，而當(dāng)臺(tái)積電、三星或其供應(yīng)鏈的其他成員陷入困境時(shí)，能夠迅速介入是英特爾重新獲得工藝領(lǐng)先地位的一種方式，這將讓他們最終占據(jù)最佳制造商的位置。

超越Intel 18A：18A-P、14A 和混合鍵合

拋開(kāi)業(yè)務(wù)問(wèn)題不談，英特爾今天發(fā)布的公告的重點(diǎn)是該公司的晶圓廠路線圖，該路線圖將在兩年多以來(lái)首次延期?，F(xiàn)在，英特爾正在發(fā)貨一些首批追趕節(jié)點(diǎn)，并準(zhǔn)備發(fā)貨其余節(jié)點(diǎn)，該公司將介紹 2025 年 18A 后的情況。

在高性能/高密度賽道上，這里的重要補(bǔ)充是 18A 的后繼者14A。除其他成就外，14A 將是英特爾首次使用高數(shù)值孔徑 (High-NA) EUV（下一代極紫外光刻技術(shù)）的節(jié)點(diǎn)。高數(shù)值孔徑 EUV 有望實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的特征，允許在不依賴(lài)多重圖案化的情況下處理晶圓，而這對(duì)于較小節(jié)點(diǎn)尺寸的傳統(tǒng) EUV 來(lái)說(shuō)是必需的。英特爾將其代工業(yè)務(wù)押注于 High-NA，這與英特爾在 EUV 領(lǐng)域的起步相對(duì)較晚（Intel 4/Meteor Lake 是其首款產(chǎn)品）形成鮮明對(duì)比，以至于英特爾已經(jīng)獲得了迄今為止全球唯一的高數(shù)值孔徑掃描儀。

憑借 High-NA 的使用，14A 將成為英特爾繼 20A/18A 合并之后的第一個(gè)完整節(jié)點(diǎn)。它將在功能尺寸和性能方面提供什么還有待觀察——風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)定于 2026 年底進(jìn)行，這還需要幾年時(shí)間——但如果一切按照英特爾的計(jì)劃進(jìn)行，這將是他們進(jìn)一步發(fā)展的地方鞏固其作為晶圓廠工藝技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的地位。

在其他地方，英特爾正在計(jì)劃其主要節(jié)點(diǎn)的幾種變體，包括 14A。這些變體都獲得了新的后綴，具體如下：

E，F(xiàn)eature Extension：E 節(jié)點(diǎn)是對(duì)以某種方式增強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)的包羅萬(wàn)象的標(biāo)簽。據(jù)英特爾稱(chēng)，這主要基于新功能，例如支持更高的電壓（想想用于 HPC 的臺(tái)積電“X”節(jié)點(diǎn)）、更高的溫度等。這些節(jié)點(diǎn)的性能也可能比基本節(jié)點(diǎn)更好，但一般來(lái)說(shuō)，每瓦性能將提高不到 5%。

P, Performance Improvement：這些節(jié)點(diǎn)相對(duì)于節(jié)點(diǎn)的基本版本提供了更大但仍然適度的性能改進(jìn)。AP 節(jié)點(diǎn)應(yīng)提供 5% 到 10% 的每瓦性能改進(jìn)。它們本質(zhì)上是節(jié)點(diǎn)的“plus”版本。順便說(shuō)一句，如果一個(gè)新節(jié)點(diǎn)的每瓦性能提升超過(guò) 10%，那么英特爾表示我們應(yīng)該期望它完全是一個(gè)新節(jié)點(diǎn)。

T, Through-Silicon Vias：最后，T 后綴將用于指示支持硅通孔 (TSV) 的英特爾節(jié)點(diǎn)的特殊版本，用于制造基礎(chǔ)芯片，而基礎(chǔ)芯片又用于銅銅混合鍵合?；旌湘I合也是英特爾在其 Foveros Direct 3D 品牌下推廣的，是當(dāng)前芯片堆疊的最終游戲，允許使用微小的銅鍵合將芯片直接堆疊在彼此的頂部，這些銅鍵合使用 TSV 路由到各自的芯片中。混合鍵合/TSV 將允許凸塊間距小于 10 微米，因此即使在一平方毫米內(nèi)，芯片之間也能實(shí)現(xiàn)大量連接。

考慮到這些后綴，我們?cè)谟⑻貭柭肪€圖上看到了當(dāng)前、即將推出和新宣布的工藝節(jié)點(diǎn)的幾種變體。性能軌道上的是14A-E，它是英特爾最新路線圖上最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)。英特爾沒(méi)有透露此處提供的具體增強(qiáng)功能，但高壓操作是一個(gè)不錯(cuò)的猜測(cè)。

同時(shí)，18A 將在 2025 年左右獲得性能更高的變體，即18A-P。英特爾一再指出，18A 預(yù)計(jì)將是一個(gè)壽命較長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)，因此看到它獲得更高性能的變體也就不足為奇了，特別是因?yàn)槠涫且粋€(gè)不受高數(shù)值孔徑光刻機(jī)設(shè)計(jì)限制的節(jié)點(diǎn)。（主要是芯片/掩模版尺寸）。

Intel 3 是英特爾首款大批量 EUV 節(jié)點(diǎn)，也將在未來(lái)幾年內(nèi)出現(xiàn)一些變化。這包括英特爾首個(gè) TSV/Foveros Direct 節(jié)點(diǎn)、Intel 3-T以及將于 2025 年推出的功能增強(qiáng)型英特爾3-E 。最后，基于更高性能設(shè)計(jì)的第二個(gè)支持 TSV 的節(jié)點(diǎn)版本將隨Intel 3P-T一起提供。值得注意的是，在英特爾路線圖上，只有Intel 3 具有支持 TSV 的節(jié)點(diǎn)；由于這些 T 節(jié)點(diǎn)旨在用于工作軟管基礎(chǔ)模具，因此英特爾并未制定任何計(jì)劃使用 18A 等尖端節(jié)點(diǎn)制造基礎(chǔ).芯片。（盡管毫無(wú)疑問(wèn)，18A 仍將在 Foveros Direct 中用作top dies，例如在Clearwater Forest中）

最后，英特爾之前宣布的Intel 12 節(jié)點(diǎn)將于 2027 年投入生產(chǎn)。該預(yù)算節(jié)點(diǎn)正在與 UMC 聯(lián)合開(kāi)發(fā)，但將僅在英特爾代工廠生產(chǎn)。

英特爾：4年內(nèi)5個(gè)節(jié)點(diǎn)已步入正軌

雖然英特爾今天發(fā)布的公告的重點(diǎn)是圍繞他們未來(lái)的雄心壯志，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們?nèi)匀恍枰獙?shí)現(xiàn)當(dāng)前的目標(biāo)。這意味著他們承諾在 4 年內(nèi)按時(shí)交付 5 個(gè)節(jié)點(diǎn)。

重要的是，英特爾再次重申 4 年計(jì)劃仍在按計(jì)劃進(jìn)行。英特爾的 4 年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，18A 將于 2025 年投入生產(chǎn)，到 2024 年，客戶(hù)已經(jīng)可以開(kāi)始為英特爾最雄心勃勃的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)芯片。

值得注意的是，英特爾最近完成了自己的 18A 主要產(chǎn)品Clearwater Forest 的流片，并于今天宣布。Clearwater 是基于英特爾第二代 E 核的 Xeon（Sierra Forest 的后繼產(chǎn)品），是英特爾代工技術(shù)的杰作。除了用于計(jì)算元件的 18A 之外，Clearwater 還使用 Intel 3 作為其基礎(chǔ)芯片，使用 EMIB 進(jìn)行進(jìn)一步的芯片連接，甚至使用 Foveros Direct（混合鍵合）進(jìn)行芯片間連接。Clearwater 最終將與消費(fèi)級(jí)Panther Lake一起成為英特爾的前兩個(gè)大型 18A 項(xiàng)目。

憑借其特征尺寸、RibbonFET 晶體管和PowerVia 背面供電的組合，英特爾此前曾表示，他們希望通過(guò) 18A 重新獲得工藝領(lǐng)先地位。截至今天的活動(dòng)，這仍然是英特爾對(duì)何時(shí)重回巔峰的預(yù)測(cè)。

與此同時(shí)，距離生產(chǎn)更近了，英特爾報(bào)告稱(chēng)，其大批量 EUV 工藝節(jié)點(diǎn)Intel 3 已準(zhǔn)備好進(jìn)行大批量生產(chǎn)。它的前身 Intel 4 現(xiàn)已針對(duì) Meteor Lake 發(fā)貨，而 intel 3 是其改進(jìn)版本，具有全系列可用的單元庫(kù)（而不是僅提供高性能的 Intel 4）。

鑒于英特爾目前僅使用其 5 個(gè)節(jié)點(diǎn)中的第二個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)交付產(chǎn)品，因此無(wú)法回避的事實(shí)是，至少作為外部觀察者，英特爾的許多“步入正軌”聲明都是在相信該公司的話。但鑒于英特爾的時(shí)間表從一開(kāi)始就基于內(nèi)部（風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)）里程碑而不是產(chǎn)品出貨里程碑，因此永遠(yuǎn)不會(huì)有任何其他方式。

盡管如此，盡管我們今天手里沒(méi)有 Clearwater Forest 芯片，但他們的設(shè)計(jì)已經(jīng)流片并已準(zhǔn)備好接受客戶(hù)設(shè)計(jì)這一事實(shí)，就像人們所希望的那樣，是一個(gè)充滿(mǎn)希望的跡象。

英特爾也很快宣稱(chēng)他們的客戶(hù)勝利是他們進(jìn)步的進(jìn)一步證據(jù)，并且英特爾代工廠正走在正確的道路上。雖然英特爾沒(méi)有透露任何具體合作伙伴的名稱(chēng)，但他們透露，他們已經(jīng)就 18A 達(dá)成了 4 項(xiàng)“大型”交易。其中一項(xiàng)交易包括一項(xiàng)“有意義的”預(yù)付款協(xié)議。最終，英特爾代工廠的財(cái)務(wù)成功不僅取決于開(kāi)發(fā)新節(jié)點(diǎn)，還取決于簽約客戶(hù)，以獲得完成所有這些主要投資所需的必要數(shù)量。因此，對(duì)于英特爾來(lái)說(shuō)，作為代工業(yè)務(wù)的相對(duì)新手，讓客戶(hù)愿意為產(chǎn)能預(yù)付費(fèi)是他們的一大優(yōu)勢(shì)。

英特爾，未來(lái)依仗的技術(shù)

在今天一次采訪中，英特爾通過(guò)分享其未來(lái)數(shù)據(jù)中心處理器的一瞥，概述了它將為其代工客戶(hù)提供的新芯片技術(shù)。這些進(jìn)步包括更密集的邏輯以及3D 堆疊芯片內(nèi)的連接性增加 16 倍，它們將是該公司與其他公司的芯片架構(gòu)師共享的首批高端技術(shù)之一。

在內(nèi)部，英特爾計(jì)劃在代號(hào)為 Clearwater Forest 的服務(wù)器 CPU 中使用這些技術(shù)的組合。該公司認(rèn)為該產(chǎn)品是一種具有數(shù)千億個(gè)晶體管的片上系統(tǒng)，是其代工業(yè)務(wù)的其他客戶(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)的一個(gè)例子。

英特爾數(shù)據(jù)中心技術(shù)和探路總監(jiān)Eric Fetzer表示，“我們的目標(biāo)是讓計(jì)算達(dá)到我們能夠?qū)崿F(xiàn)的最佳每瓦性能” 。這意味著使用該公司最先進(jìn)的制造技術(shù)——Intel 18A。

“但是，如果我們將該技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)系統(tǒng)，就會(huì)遇到其他潛在問(wèn)題，”他補(bǔ)充道。“系統(tǒng)的某些部分不一定能像其他部分一樣擴(kuò)展。邏輯通?？梢愿鶕?jù)摩爾定律很好地?cái)U(kuò)展一代又一代。”但其他功能則不然。例如，SRAM（CPU 的高速緩存）一直滯后于邏輯。連接處理器和計(jì)算機(jī)其余部分的 I/O 電路則更加落后。

面對(duì)這些現(xiàn)實(shí)，正如所有領(lǐng)先處理器制造商現(xiàn)在面臨的那樣，英特爾將 Clearwater Forest 的系統(tǒng)分解為其核心功能，選擇最適合的技術(shù)來(lái)構(gòu)建每個(gè)功能，并使用一套新技術(shù)將它們重新縫合在一起。其結(jié)果是 CPU 架構(gòu)能夠擴(kuò)展到多達(dá) 3000 億個(gè)晶體管。

在Clearwater Forest ，數(shù)十億個(gè)晶體管被分為三種不同類(lèi)型的硅 IC，稱(chēng)為芯片或小芯片，互連并封裝在一起。該系統(tǒng)的核心是使用 Intel 18A 工藝構(gòu)建的多達(dá) 12 個(gè)處理器核心小芯片。這些小芯片以 3D 方式堆疊在三個(gè)使用 Intel 3 構(gòu)建的“基礎(chǔ)芯片”之上，該工藝為今年推出的Sierra Forest CPU制造計(jì)算核心。CPU 的主高速緩存、電壓調(diào)節(jié)器和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將安裝在基礎(chǔ)芯片上。“堆疊通過(guò)縮短跳數(shù)來(lái)改善計(jì)算和內(nèi)存之間的延遲，同時(shí)啟用更大的緩存，”英特爾高級(jí)首席工程師Pushkar Ranade說(shuō)。

最后，CPU 的 I/O 系統(tǒng)將位于使用 Intel 7 構(gòu)建的兩個(gè)芯片上，到 2025 年，該芯片將落后該公司最先進(jìn)的工藝整整四代。事實(shí)上，這些小芯片與Sierra Forest 和 Granite Rapids CPU中的小芯片基本相同，從而減少了開(kāi)發(fā)費(fèi)用。

以下是所涉及的新技術(shù)及其提供的功能：

1

3D混合鍵合

英特爾當(dāng)前的芯片堆疊互連技術(shù) Foveros 將一個(gè)芯片與另一個(gè)芯片連接起來(lái)，采用的是長(zhǎng)期以來(lái)芯片與封裝連接方式的大幅縮小版：微小的焊料“微凸塊”，短暫熔化后即可連接芯片。這使得 Meteor Lake CPU 中使用的 Foveros 版本大約每 36 微米建立一個(gè)連接。Clearwater Forest 將使用新技術(shù)Foveros Direct 3D，該技術(shù)不同于基于焊接的方法，可將 3D 連接的密度提高 16 倍。

它被稱(chēng)為“混合鍵合”，類(lèi)似于將兩個(gè)芯片表面的銅焊盤(pán)焊接在一起。這些墊片稍微凹陷并被絕緣體包圍。當(dāng)將兩個(gè)芯片壓在一起時(shí)，一個(gè)芯片上的絕緣體會(huì)粘附到另一芯片上。然后，對(duì)堆疊的芯片進(jìn)行加熱，使銅在間隙中膨脹并粘合在一起，形成永久鏈接。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電在某些AMD CPU中使用混合鍵合版本，將額外的高速緩存連接到處理器核心小芯片，并在AMD 最新的 GPU中將計(jì)算小芯片連接到系統(tǒng)的基礎(chǔ)芯片。

Fetzer 表示，“混合鍵合互連能夠大幅提高”連接密度?！斑@種密度對(duì)于服務(wù)器市場(chǎng)非常重要，特別是因?yàn)檫@種密度驅(qū)動(dòng)著非常低的皮焦每比特通信。”如果每比特能源成本太高，則數(shù)據(jù)從一個(gè)硅芯片傳輸?shù)搅硪粋€(gè)硅芯片所涉及的能量很容易消耗產(chǎn)品功率預(yù)算的很大一部分。Foveros Direct 3D 使每比特的成本降至 0.05 皮焦耳以下，這使其與在硅芯片內(nèi)移動(dòng)比特所需的能量處于同一水平。

節(jié)省的大部分能源來(lái)自于傳輸更少的銅線的數(shù)據(jù)。假設(shè)您想要將一個(gè)芯片上的 512 線總線連接到另一個(gè)芯片上相同大小的總線，以便兩個(gè)芯片可以共享一組一致的信息。在每個(gè)芯片上，這些總線可能窄至每微米 10-20 根電線。要使用當(dāng)今的 36 微米間距微凸塊技術(shù)將信號(hào)從一個(gè)芯片傳輸?shù)搅硪粋€(gè)芯片，意味著將這些信號(hào)分散到一側(cè)數(shù)百平方微米的硅上，然后將它們聚集到另一側(cè)的同一區(qū)域。Fetzer說(shuō)，對(duì)所有額外的銅和焊料進(jìn)行充電“很快就會(huì)成為延遲和大功率問(wèn)題”。相比之下，混合鍵合可以在幾個(gè)微凸塊占據(jù)的同一區(qū)域中進(jìn)行總線到總線的連接。

盡管這些好處可能很大，但轉(zhuǎn)向混合鍵合并不容易。要形成混合鍵合，需要將已經(jīng)切割的硅芯片與仍附著在晶圓上的硅芯片連接起來(lái)。正確對(duì)齊所有連接意味著芯片必須被切割成比微凸塊技術(shù)所需的公差大得多的公差。修復(fù)和恢復(fù)也需要不同的技術(shù)。Fetzer 表示，甚至連接失敗的主要方式也是不同的。對(duì)于微凸塊，您更有可能因連接到相鄰焊點(diǎn)的一點(diǎn)焊料而發(fā)生短路。但對(duì)于混合鍵合，危險(xiǎn)是導(dǎo)致連接斷開(kāi)的缺陷。

2

背面電源

該公司今年通過(guò)其Intel 20A 工藝（將先于英特爾 18A 的工藝）為芯片制造帶來(lái)的主要區(qū)別之一是背面供電。在當(dāng)今的處理器中，所有互連，無(wú)論是承載電力還是數(shù)據(jù)，都構(gòu)建在芯片的“正面”硅基板上方。Foveros 和其他 3D 芯片堆疊技術(shù)需要硅通孔、互連，這些互連可以向下鉆穿硅以從另一側(cè)建立連接。但背面電力傳輸更進(jìn)一步。它將所有電源互連放置在硅下方，基本上將包含晶體管的層夾在兩組互連之間。

這種布置會(huì)產(chǎn)生影響，因?yàn)殡娫椿ミB和數(shù)據(jù)互連需要不同的功能。電源互連需要較寬以減少電阻，而數(shù)據(jù)互連應(yīng)較窄以便可以密集封裝。隨著今年晚些時(shí)候Arrow Lake CPU的發(fā)布，英特爾將成為第一家在商用芯片中引入背面供電的芯片制造商。英特爾去年夏天發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，僅背面電源就帶來(lái)了6% 的性能提升。

英特爾 18A 工藝技術(shù)的背面供電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將與英特爾 20A 芯片中的技術(shù)基本相同。然而，它在Clearwater Forest 中得到了更大的利用。即將推出的 CPU 在基礎(chǔ)芯片中包含所謂的“片內(nèi)電壓調(diào)節(jié)器”。使電壓調(diào)節(jié)接近其驅(qū)動(dòng)的邏輯意味著邏輯可以運(yùn)行得更快。距離越短，調(diào)節(jié)器就能更快地響應(yīng)電流需求的變化，同時(shí)消耗更少的功率。

由于邏輯芯片使用背面供電，因此電壓調(diào)節(jié)器和芯片邏輯之間的連接電阻要低得多?！巴ㄟ^(guò)技術(shù)提供的動(dòng)力以及 Foveros 堆疊為我們提供了一種非常有效的連接方式，”Fetzer 說(shuō)道。

3

RibbonFET，下一代晶體管

除了背面電源之外，該芯片制造商還采用英特爾 20A 工藝改用不同的晶體管架構(gòu)：RibbonFET。自 2011 年以來(lái)， RibbonFET是納米片或全柵晶體管的一種形式，它取代了FinFET（自 2011 年起 CMOS 的主力晶體管）。在 Intel 18A 中，Clearwater Forest 的邏輯芯片將采用第二代 RibbonFET 工藝制造。Fetzer 表示，雖然這些設(shè)備本身與 Intel 20A 中出現(xiàn)的設(shè)備沒(méi)有太大區(qū)別，但設(shè)備的設(shè)計(jì)具有更大的靈活性。

他表示，“除了實(shí)現(xiàn)高性能 CPU 所需的功能之外，還有更廣泛的設(shè)備可以支持各種代工應(yīng)用”，而這正是 Intel 20A 工藝的設(shè)計(jì)目的。

其中一些變化源于 FinFET 時(shí)代失去的一定程度的靈活性。在 FinFET 出現(xiàn)之前，采用相同工藝的晶體管可以制成多種寬度，從而允許在性能（伴隨更高電流）和效率（需要更好地控制漏電流）之間進(jìn)行或多或少的連續(xù)權(quán)衡。由于 FinFET 的主要部分是具有規(guī)定高度和寬度的垂直硅鰭，因此現(xiàn)在必須采取設(shè)備具有多少鰭的形式進(jìn)行權(quán)衡。因此，使用兩個(gè)翅片可以使電流加倍，但沒(méi)有辦法將其增加 25% 或 50%。

有了納米片器件，改變晶體管寬度的能力又回來(lái)了?！癛ibbonFET 技術(shù)可在同一技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不同尺寸的焊帶，”Fetzer 說(shuō)道。“當(dāng)我們從英特爾 20A 轉(zhuǎn)向英特爾 18A 時(shí)，我們?cè)诰w管尺寸方面提供了更大的靈活性?！?/p>

這種靈活性意味著設(shè)計(jì)人員可以用來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)單元（基本邏輯塊）可以包含具有不同屬性的晶體管。這使得英特爾能夠開(kāi)發(fā)出一個(gè)“增強(qiáng)型庫(kù)”，其中包括比英特爾 20A 工藝的標(biāo)準(zhǔn)單元更小、性能更好或更高效的標(biāo)準(zhǔn)單元。

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第二代EMIB

在 Clearwater Forest 中，處理輸入和輸出的芯片使用第二代英特爾EMIB水平連接到基礎(chǔ)芯片（具有高速緩存和網(wǎng)絡(luò)的芯片） 。EMIB 是一小塊硅，包含一組密集的互連和微凸塊，旨在將一個(gè)芯片連接到同一平面上的另一個(gè)芯片。硅嵌入封裝本身，以形成芯片之間的橋梁。

自 Sapphire Rapids 于 2023 年發(fā)布以來(lái)，該技術(shù)已在英特爾 CPU 中投入商業(yè)使用。它是一種成本較低的替代方案，可將所有芯片放在硅中介層上，硅中介層是一塊帶有互連圖案的硅片，其大小足以容納所有芯片。系統(tǒng)的芯片可供放置。除了材料成本之外，硅con 中介層的建造成本可能很高，因?yàn)樗鼈兺ǔ１葮?biāo)準(zhǔn)硅工藝設(shè)計(jì)的尺寸大幾倍。

第二代 EMIB 今年與 Granite Rapids CPU 一起首次亮相，它將微凸塊連接的間距從 55 微米縮小到 45 微米，并提高了電線的密度。這種連接的主要挑戰(zhàn)是封裝和硅在加熱時(shí)以不同的速率膨脹。這種現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致翹曲，從而破壞連接。

此外，就 Clearwater Forest 而言，“還存在一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)，因?yàn)槲覀儗⒊Ｒ?guī)芯片上的 EMIB 連接到 Foveros Direct 3D 基礎(chǔ)芯片和堆棧上的 EMIB”，F(xiàn)etzer 說(shuō)道。他說(shuō)，這種情況最近被重新命名為 EMIB 3.5 技術(shù)（以前稱(chēng)為 co-EMIB），需要采取特殊步驟來(lái)確保所涉及的應(yīng)力和應(yīng)變與 Foveros 堆棧中的硅兼容，F(xiàn)overos 堆棧比普通芯片更薄。

生態(tài)系統(tǒng)齊聚一堂：EDA 工具和 IP 已準(zhǔn)備就緒

最后，今天活動(dòng)的一部分專(zhuān)門(mén)面向英特爾以外的供應(yīng)商，他們負(fù)責(zé)提供完成英特爾代工廠生態(tài)系統(tǒng)所需的其余工具、IP 和其他部分。

向合同制造的轉(zhuǎn)變給英特爾帶來(lái)了幾項(xiàng)變化，其中最大的變化之一是如何為英特爾晶圓廠設(shè)計(jì)芯片。當(dāng)英特爾只生產(chǎn)供內(nèi)部使用的芯片時(shí)，該公司可以自由地使用他們需要的任何工具，無(wú)論他們需要什么工具——標(biāo)準(zhǔn)化的必要性并不高，更不用說(shuō)向外界公開(kāi)這些流程的工作原理了。但現(xiàn)在英特爾代工廠的大門(mén)已經(jīng)敞開(kāi)，英特爾必須與工具提供商密切合作，以便外部公司能夠成功使用他們的晶圓廠。這意味著英特爾正在從完全內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)過(guò)渡到外部生態(tài)系統(tǒng)；他們未來(lái)的成功部分取決于確?？蛻?hù)為其晶圓廠開(kāi)發(fā)芯片的一切都到位。

最終結(jié)果是，英特爾代工廠一直與電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (EDA) 提供商的知名企業(yè)合作，他們的工具是現(xiàn)代芯片設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。這包括 Synopsys、Cadence、Ansys、西門(mén)子等。其中許多人將在今天早上的 Direct Connect 活動(dòng)上發(fā)表講話，宣布他們的工具已獲得英特爾代工廠外部節(jié)點(diǎn)的認(rèn)證。

有趣的是，Intel Foundry 今天還宣布圍繞 EMIB 開(kāi)展廣泛的行業(yè)合作。我期待在今天上午晚些時(shí)候計(jì)劃的 EDA 會(huì)議上聽(tīng)到更多相關(guān)信息，但據(jù)英特爾稱(chēng)，該公司一直在與 EDA 工具供應(yīng)商合作，以簡(jiǎn)化 EMIB 在芯片設(shè)計(jì)中的使用，從而加快 EMIB 的開(kāi)發(fā)和交付- 為英特爾代工客戶(hù)配備的芯片。

除了 EDA 工具之外，英特爾還與 IP 提供商合作，以便將其關(guān)鍵 IP 移植到英特爾 Foundry 的工藝節(jié)點(diǎn)上或以其他方式開(kāi)發(fā)。這是一個(gè)更大的合作伙伴列表，涵蓋了從普通（內(nèi)存 PHY）到 CPU 內(nèi)核等復(fù)雜設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容。即使是最大的芯片設(shè)計(jì)商也不會(huì)完全在內(nèi)部設(shè)計(jì)所有內(nèi)容，因此獲取充實(shí)芯片設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ) IP 塊是英特爾代工生態(tài)系統(tǒng)的另一個(gè)主要需求。

總體而言，英特爾代工在過(guò)去幾年中一直在吸引各種公司。但可以說(shuō)，CPU 設(shè)計(jì)商 Arm 是英特爾最重要的 IP 供應(yīng)商。除了基于 Arm 的芯片已經(jīng)從英特爾曾經(jīng)堅(jiān)如磐石的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)中占據(jù)了很大份額（尤其是云供應(yīng)商現(xiàn)在設(shè)計(jì)自己的芯片）之外，Arm 也是非常受歡迎的人工智能加速器組合 - 甚至 Arm 本身也是如此期待他們的下一代 Neoverse 設(shè)計(jì)。因此，如果英特爾代工廠想要進(jìn)軍新興（且利潤(rùn)豐厚）的人工智能市場(chǎng)，他們不僅需要能夠提供制造人工智能加速器的能力，還需要提供與之配套的CPU內(nèi)核。

但在這方面，應(yīng)該指出的是，英特爾本身也是這里的IP供應(yīng)商。英特爾產(chǎn)品部門(mén)將作為小芯片/IP 供應(yīng)商，甚至作為半定制設(shè)計(jì)公司來(lái)競(jìng)爭(zhēng)業(yè)務(wù)，可以想象，該公司可以為真正需要定制級(jí)別的大客戶(hù)提供基于英特爾 IP 的定制設(shè)計(jì)。出于顯而易見(jiàn)的原因，今天公告的重點(diǎn)是圍繞英特爾代工，但英特爾代工業(yè)務(wù)的成功將不僅僅是僅僅基于第三方 IP 為第三方制造芯片。

審核編輯：黃飛

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