英特尔在2025年VLSI研讨会上发布了关于Intel 18A（1.8nm级）制程技术的详细论文，这是该公司首次将该制造工艺的所有技术参数整合成完整文档。这项新制程预计在能效、性能与芯片面积上实现显著突破：相较前代Intel 3（7nm级）有显著提升，技术密度提升30%，同时性能提高25%或功耗降低36%。

更具战略意义的是，Intel 18A有望成为英特尔多年来首个能与台积电最先进制程正面交锋的技术，两家公司的该级别工艺都将在2025下半年启动量产。那么，英特尔的Intel 18A工艺能与台积电即将推出的N2（2nm）工艺竞争吗？

PPA优势详解

Intel 18A制程将同时适用客户端与数据中心产品，首款采用该工艺的Panther Lake CPU计划于今年晚些时候正式发布。针对不同应用场景，英特尔为Intel 18A开发了两种标准单元库：高性能（HP）版本，单元高度180nm（180CH）；高密度（HD）版本，单元高度160nm（160CH），更适合低功耗应用。

英特尔表示，相较Intel 3制程，Intel 18A在性能上提升了25%。这一提升是在不增加电压或电路复杂度的前提下，通过1.1V电压、180CH HD库构建的典型Arm核心子模块实现的。在相同时钟频率与电压条件下，Intel 18A功耗比Intel 3降低36%。若电压降至0.75V时，Intel 18A仍可保持18%速度优势并减少38%能耗。此外，Intel 18A制程设计占用面积比Intel 3减少约28%。

不过，两者电压支持的差异：Intel 3支持<0.6V、0.75V、1.1V和1.3V，特别适合需要数十个核心高负载峰值性能和低功耗状态切换的数据中心设备；而Intel 18A目前仅支持0.4V、0.75V、1.1V，虽完美适配客户端PC与数据中心CPU，但对需要极致高频的处理器或许不足。不过Intel 18A的其他优势足以弥补1.3V电压缺失对大多数应用场景的影响。

Intel 18A制程集成0.021µm²高密度SRAM存储单元，约为31.8Mb/mm²的存储密度，较Intel 4（7nm级）采用的0.024µm²单元显著改善，与台积电N5/N3E（5nm/3nm）节点持平。但台积电即将量产的N2制程将进一步压缩单元尺寸至0.0175µm²，实现约38Mb/mm²的更高密度。

Intel 18A制程采用第二代RibbonFET全环绕栅极（GAA）晶体管与PowerVia背面供电网络（BSPDN），下文将具体解析英特尔实现GAA晶体管与背面供电的关键技术路径。

RibbonFET GAA技术解析

在GAA晶体管中，栅极实现了对沟道的全方位包裹，相较仅三面包裹的FinFET结构，该架构能提供更出色的静电控制。通过调节有效沟道宽度（Weff），工程师可精准调控器件特性以满足高性能或低功耗需求。这通常通过改变纳米片的宽度与堆叠数量实现：增加片数或拓宽片宽可提升驱动电流与性能（代价是功耗上升），而减少片数或收窄片宽则会同步降低性能与功耗。

Intel 18A制程的RibbonFET晶体管采用四条纳米带结构，并支持八档逻辑阈值电压（VT），包含四档NMOS与四档PMOS，电压跨度达180mV。这种精细的VT分级通过基于偶极子的工作函数调节技术实现，该方案无需改变晶体管物理尺寸即可精确控制其电气特性。考虑到RibbonFET等GAA结构的空间限制（传统掺杂调整方法在此类结构中收效甚微），这种调控手段显得尤为关键。

论文中的英特尔图表显示：尽管VT调节范围宽广，该晶体管仍展现出优异的电气特性，包括陡峭的亚阈值斜率，以及在Id-Vg与Id-Vd曲线中均表现稳定的驱动电流。这些数据证实英特尔成功实现了全VT频谱下的器件性能控制，使设计人员能在同一工艺制程中灵活平衡频率、功耗与漏电流，为电路设计提供更多选择空间。

PowerVia背面供电技术

英特尔的PowerVia背面供电网络（BSPDN）将电力传输从顶部金属层转移到芯片背面，从而实现电源布线与信号线路的物理隔离。该技术解决了后端工艺（BEOL）层垂直连接电阻上升的问题，从而提升晶体管效率并降低功耗。此外，它还能避免电源干扰导致的信号衰减，并支持逻辑元件更紧密的排布，最终提高整体电路密度。

英特尔PowerVia通过晶体管接触点进行供电，相较台积电计划2026年下半年与A16（1.6nm级）制程同步推出的“超级供电轨”（Super Power Rail，直接连接每个晶体管的源极和漏极），该方案复杂度略低。除BSPDN外，英特尔还采用新型高密度金属-绝缘体-金属（MIM）电容器来增强电源稳定性。

现披露的背面供电关键技术优势包括：

1.密度提升：PowerVia使晶体管密度增加8%~10%，这在Intel 18A工艺使晶体管密度相比Intel 3增加1.3倍的过程中起到相当大的作用；

2.电气性能优化：Intel 18A工艺正面金属层得益于改进的金属化技术与超低介电常数材料的使用，实现约12%的阻容（RC）性能提升，通孔电阻较Intel 3降低24%~49%；

3.压降控制：在Intel 3最恶劣工况下，Intel 18A的PowerVia将电压波动抑制效果最高提升10倍；

4.设计简化：BSPDN通过分离电源/信号布线，显著降低芯片设计复杂度。

PowerVia的可靠性

作为业界首个用于大规模量产的背面供电网络（BSPDN），英特尔同时公布了PowerVia的可靠性测试结果，验证了其长期耐用性与芯片-封装交互（CPI）性能。

根据JEDEC标准的TQV测试，PowerVia在多项严苛应力条件下均实现零故障：包括110℃/85%湿度环境下275小时的高加速应力测试、165℃长达1000小时的高温烘烤测试，以及-55℃~125℃温度下进行750次温度波动测试。这些数据证明PowerVia能在恶劣工作环境中保持结构与电气完整性。

除CPI可靠性外，英特尔还评估了PowerVia对SRAM老化及性能稳定性的影响。在等效1000小时高温运行的条件下，SRAM阵列仍能保持稳定的最低工作电压（Vmin）并留有余量，未出现性能衰减。这表明PowerVia不会对敏感的片上存储器产生负面影响，其可靠性足以支撑数字逻辑电路与嵌入式SRAM在长期应力下的稳定运行。这些发现共同证实了PowerVia在高性能、长生命周期计算平台的部署成熟度。

可制造性优势

除了提升性能、降低功耗与增加晶体管密度外，英特尔18A工艺还同步优化了生产流程与芯片设计。

工艺简化：将供电网络转移至背面后，英特尔取消了正面电源网格，结合直接极紫外（EUV）图形化技术，显著减少了掩模版总量并简化了前端金属工艺。通过采用低吸收率掩模版与定制化尺寸调节，英特尔还实现了M0-M2金属层的单次EUV图形化。这种底层金属工艺的简化降低了制程复杂度，有助于抵消新增背面金属层的成本（基于成熟的低成本制造技术），最终使整体设计流程更简单经济。

热管理优化：Intel 18A工艺的PowerVia背面金属层采用低电阻高导热设计，可有效应对GAA晶体管带来的功率密度提升。载板键合工艺也针对背面散热路径进行优化，解决了高性能晶体管的热管理难题。

兼容先进封装技术：PowerVia已证实与Foveros、EMIB等先进封装技术兼容（这一点从Panther Lake同时采用Intel 18A芯片块与Foveros 3D技术即可印证）。

小结

英特尔对其Intel 18A制程节点的全面技术概述凸显了架构特性、性能表现与可制造性改进，该制程引入了英特尔第二代RibbonFET（GAA全环绕栅极）晶体管及业界首个量产级背面供电网络PowerVia。

这些创新技术共同实现了较Intel 3工艺最高25%的性能提升或36%的功耗降低，同时使晶体管密度提升约30%。具体而言：PowerVia贡献了8%~10%的密度增益；金属层阻容性能改善12%；电压波动抑制效果最高提升10倍。

英特尔18A能否与台积电N2抗衡？

英特尔18A制程的量产计划正值竞争对手加速前进之际。晶圆代工市场龙头台积电当前占据超三分之二的全球份额，预计将在2nm世代保持显著领先优势。台积电计划2025年下半年在其中国台湾晶圆厂启动2nm工艺量产，该制程首次采用全环绕栅极（GAA）晶体管架构，相较3nm节点可提升10%~15%性能并降低30%功耗。更关键的是，台积电展现了非凡的制造实力，据报道，其2nm制程当前良率达60%，这一数字令人瞩目。而今年3月有报告显示，英特尔18A制程良率仅20%~30%，三星类似技术则达到40%。

台积电还拥有庞大且忠实的客户群，苹果、AMD等大客户已明确将采用其2nm工艺。甚至英特尔自身也在实施多元化战略，委托台积电代工部分2026年推出的Nova Lake桌面处理器。Counterpoint Research预测台积电2nm产能有望在2025年四季度实现满载。

尽管英特尔宣称Intel 18A制程在性能与功耗上将优于台积电同级节点，但台积电芯片在密度与成本方面可能仍具优势。雪上加霜的是，英特尔新制程屡屡延期，Intel 18A工艺在试产后已有外部客户退出，导致需求不及预期。反观台积电，凭借规模优势、完整生态及众多准备拥抱2nm技术的忠诚客户，或将给英特尔制造更大的竞争压力。

参考链接：

https://www.tomshardware.com/tech-industry/semiconductors/intel-details-18a-process-technology-boosts-performance-by-25-percent-or-lowers-power-consumption-by-36-percent

https://www.forbes.com/sites/greatspeculations/2025/06/20/the-2nm-race-intels-18a-faces-uphill-task-against-tsmc/

（校对/孙乐）