
英特尔代工在此前一周开放了英特尔 14A 工艺设计套件(PDK)0.9 版。这是下一代制造工艺开发中的一个重要节点。公司表示,该生产节点的性能和良率成熟度,正在达到这一开发阶段应有的水平,结果有硅片验证支持。英特尔计划在 2027 年一季度发布 PDK 1.0,用来确认这项技术是否具备大规模量产(HVM)条件。

图:英特尔晶圆厂洁净室。图片来源:英特尔
0.9 版依据的是硅片实测
工艺设计套件包含晶体管模型、设计规则,以及芯片设计公司借助电子设计自动化(EDA)工具、针对特定制造工艺开发产品所需的其他信息。套件的准确性和质量,直接关系到对芯片制造出来之后性能的估计。0.9 版特别关键,是因为它交给客户的英特尔 14A 描述来自实际硅片测量,而不是理论模型或仿真。到了这一步,客户可以更有把握地推进产品开发,并相信这项工艺能在性能和功耗上满足自己的要求。

图:英特尔代工工艺路线图。14A、High-NA EUV 与 PowerDirect 列在 2027 年,14A-E 列在 2028 年。P 为性能改进,T 为三维堆叠用硅通孔,E 为功能扩展,星号表示仍在规划。图片来源:英特尔 / Tom's Hardware
英特尔表示,有了 PDK 0.9,客户可以开发准备在工艺完成认证前后进入风险生产的设计。只要这套 PDK 准确反映已制造硅片的特性,在许多情况下就能大幅减少从初次流片到大规模量产之间的硅片改版次数。不过,0.9 版开放并不表示英特尔 14A 已经具备大规模量产条件,甚至还谈不上接近大规模量产。公司预计只在发布 PDK 1.0 时确认大规模量产准备情况,时间在 2027 年一季度。这也不是说 14A 会在 2027 年初进入大规模量产。英特尔自己的预期是,2028 年开始以 14A 工艺大规模量产;在此之前,自有产品的风险生产安排在 2027 年下半年。
英特尔代工前端技术开发企业副总裁兼总经理本·塞尔(Ben Sell)说,从客户的角度看,PDK 0.9 让客户有信心在英特尔 14A 上设计产品,因为这项技术正在达到业界在这一开发阶段对性能和良率成熟度的标准,并且有硅片验证支撑。
在 18A 的架构上继续增强
英特尔 14A 沿用英特尔 18A 引入的架构基础,同时加入几项实质性增强。其中包括第二代 RibbonFET 全环绕栅(GAA)晶体管、PowerDirect 背面供电,以及 Turbo Cells。PowerDirect 把电直接送到晶体管的源极和漏极区域,不再使用 PowerVia 那种借助硅通孔(TSV)的中间连接。Turbo Cells 是高性能标准单元,用来加快 CPU 和 GPU 中的时序关键路径。这些技术为芯片设计者多提供了一些提高性能、优化能效的办法。英特尔此前已经介绍过这些技术的优势,这次发布没有更新英特尔 14A 的晶体管性能、功耗或晶体管密度数据。
除了晶体管、供电和互连上的改进,英特尔还把英特尔 18A 投产 12 个月积累的制造经验,用来加快 14A 的成熟。公司表示,已加大对在线缺陷检测、建模和仿真的投入,以便在开发周期里更早发现潜在的制造问题。这些举措意在提高制造良率、改善工艺变异,最终改善晶体管性能,并缩短生产周期。公司还推出了几项加快技术开发的战略举措,但没有量化它们的效果。
供应商提前进入开发
另一项变化在英特尔与设备、材料供应商的关系上。公司调整了协作方式,让技术开发团队和外部供应商更早进入工艺开发周期。目的是在技术进入大规模量产之前处理制造缺陷、提升设备能力,以免这些问题到量产之后变成良率提升的障碍。英特尔还与供应商定期举行良率推进会,加快关键开发目标的进展。
塞尔说,这要求与设备及材料供应商的协作模式继续调整,也要求技术开发负责人更早与供应商接触,推动缺陷和设备能力上的改进。
更早协作还有一层可能的结果:设备与材料供应商有可能把英特尔的要求写进标准产品和开发路线图。竞争对手届时要么调整自己的制造工艺,去适应围绕英特尔要求优化的设备,要么与供应商从头开发替代方案。历史上,英特尔经常为半导体制造技术确定方向,其他芯片厂商随后采用相近的做法。一个明显的例外是浸没式深紫外(DUV)光刻:这项技术由台积电牵头开发,英特尔是在其后才采用的。更早与供应商接触,英特尔有可能收回一部分对行业标准制造方案的历史影响力,但这件事的分量不宜高估。

图:英特尔晶圆厂内的工作人员。图片来源:英特尔
设计生态与尚未点名的客户
与此同时,英特尔继续扩展 14A 的设计生态。楷登(Cadence)与英特尔建立了设计工艺协同优化(DTCO)合作,聚焦下一代由人工智能驱动的设计工具和知识产权。是德科技(Keysight)、西门子(Siemens)和新思科技(Synopsys)已经宣布针对该工艺的设计工具认证。英特尔也在与其他软件开发商和 IP 供应商合作,验证潜在代工客户需要的设计流程和可复用模块。

图:英特尔工程师在制造设备旁作业。图片来源:英特尔
英特尔表示,客户对 14A 开发进展的反馈令公司感到鼓舞。不过,公司没有点名任何已承诺使用该工艺生产产品的客户,没有披露客户流片,也没有宣布具体制造协议。代工行业在这个阶段通常如此。对英特尔代工来说,吸引外部客户仍然特别重要。现代先进工艺的开发成本,只有用来生产数亿颗芯片时才摊得回来,而这个数量远高于英特尔目前的出货规模。先进制造技术的商业成败,不只取决于晶体管性能和制造良率,还取决于能不能给出可预期的开发进度。
往后看,英特尔打算继续改善 14A 的性能、良率、工艺变异和生产周期,但眼下没有公布具体目标。初始工艺可用之后,公司还计划为 14A-E 和 14A-P 增加工艺上的增强,并打磨性能。这两条节点的确切时间表现在还不知道。
英特尔代工设计技术平台部门企业副总裁兼总经理阿里·法尔杭(Ali Farhang)说,下一个重要节点是英特尔 14A 的 PDK 1.0,预计在 2027 年一季度。他期待后续版本维持这一质量水平,继续以客户优先兑现承诺,赢得客户信任。
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