(图片来源:Tom's Hardware)
英特尔于周四宣布,公司已正式启动其Core Ultra 3系列“Panther Lake”处理器的量产工作。作为英特尔的关键CPU产品,Panther Lake不仅展示了英特尔开发具有竞争力处理器的实力,还彰显了其利用前沿制造技术进行内部生产的能力。此举旨在提升英特尔在客户、公众及潜在代工客户中的形象与信誉。
尽管18A工艺的正式量产对英特尔而言是一个重大胜利——从技术层面讲,它是首个实现2纳米级节点量产的公司,但它仍需面对台积电这一强劲对手。新节点的推出更多意味着追赶而非领先。以下是两个节点的对比分析。
英特尔的18A(1.8纳米级)制造工艺,作为下一代Panther Lake平台的核心特性之一,既是其技术实力的展现,也是战略上的重要里程碑。
(图片来源:英特尔)
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18A生产节点不仅证明了英特尔在创造引人注目的CPU架构方面的能力,还展示了其在技术节点上实现内部生产并与台积电最佳产品竞争的实力。该节点是全球首个进入大规模量产的1.8纳米级(或如英特尔所称的2纳米级)工艺,领先台积电的N2节点数周乃至数月。
18A工艺采用了英特尔的RibbonFET环绕栅极晶体管和PowerVia背面供电技术,这两项技术突破同时得以实现。英特尔在不同的内部节点上分别对这两项创新进行了风险降低测试,但在生产节点上首次同时实施这两项技术,仍是一个颇具风险的举措,旨在证明英特尔能够向前跃进并同时引入这些创新。
第0行-第0列 | 英特尔18A与英特尔3对比 | N3P与N3E对比 | N2与N3E对比 | N2P与N3E对比 | N2P与N2对比 | A16与N2P对比 | N2X与N2P对比 | A14与N2对比 | A14 SPR与N2对比 |
功耗 | -25% | -5% ~ -10% | -25% ~ -30% | -36% | -5% ~ -10% | -15% ~ -20% | 更低 | -25% ~ -30% | 更低 |
性能 | 15% | 5% | 10% - 15% | -18% | 5% - 10% | 8% - 10% | 10% | 10% - 15% | 更高 |
相对晶体管密度* | 1.3倍 | 1.04倍 | 1.15倍 | 更高 | 未知 | 1.07倍 - 1.10倍 | 未知 | 1.2倍 | 密度更高 |
晶体管密度 | 238 MTr/mm² (高密度)** | 180 - 220 MTr/mm²*** | 313 MTr/mm² (高密度)** | 更高 | 更高 | 未知 | 未知 | 未知 | 非常高 |
晶体管类型 | 环绕栅极 | 鳍式场效应晶体管 | 环绕栅极 | 环绕栅极 | 环绕栅极 | 环绕栅极 | 环绕栅极 | 第二代环绕栅极 | 第二代环绕栅极 |
供电方式 | PowerVia背面供电 | SHDMIM | 正面供电,带SHPMIM | 正面供电,带SHPMIM | 正面供电,带SHPMIM | SPR | 正面供电,带SHPMIM (未知) | 正面供电,带SHPMIM (未知) | SPR |
大规模量产时间 | 2025年第四季度 | 2024年第四季度 | 2025年第四季度 | 2026年下半年 | 2026年下半年 | 2026年下半年 | 2027年 | 2028年 | 2029年 |
*台积电公布的芯片密度数据反映了由50%逻辑电路、30%静态随机存取存储器和20%模拟电路组成的“混合”芯片密度。
**数据来源:TechInsights。
***数据来源:WikiChip。
分析师认为,英特尔的18A工艺在性能和能效方面将引领行业。然而,据报道,与英特尔的18A(238 MTr/mm²)相比,台积电的N2工艺预计将提供更高的高密度(HD)标准单元晶体管密度(313 MTr/mm²)。
尽管大多数现代设计都混合使用了高密度(HD)、高性能(HP)和低功耗(LP)标准单元,但更高的HD晶体管密度仍可能意味着代工厂的每个晶体管成本更低。然而,这些节省是否会转嫁给客户尚不清楚。
此外,值得注意的是,当比较具有背面供电网络的英特尔18A工艺的晶体管密度与使用传统正面供电网络的台积电N2工艺时,这种比较并不完全准确。英特尔的18A工艺几乎将正面完全留给信号互连和逻辑晶体管,而台积电的N2工艺则在正面使用了大量晶体管进行电源分配(如电源门控头/脚开关、静电放电保护、金属氧化物半导体去耦电容、片上调节器等)。因此,18A和N2的有效晶体管密度可能非常接近。
然而,翻转晶圆并在背面生产供电网络的成本高昂,因此与台积电的N2工艺相比,英特尔的18A工艺可能是一种更昂贵的制造工艺技术,不过这对于高端产品来说不是问题。
尽管18A工艺在纸面上看起来整体不错,但英特尔Core Ultra 3“Panther Lake”和Xeon 6+“Clearwater Forest”的竞争力,是英特尔重新获得制造信誉并为18A、18A-P和未来的14A节点吸引外部代工客户的重要一步。
英特尔表示,采用18A工艺的Panther Lake计算模块已在俄勒冈州的研发和低产量工厂“开始早期生产”,并“现在正在亚利桑那州向大规模量产迈进”。正如预期,英特尔首先在52号工厂开始增加Panther Lake的产量。显然,62号工厂仍在建设中,将在18A工艺需求增加时提升产量。
首款Panther Lake CPU型号“计划在年底前发货,并于2026年1月开始广泛上市”。这样的宣布意味着延迟,因为英特尔最初表示Panther Lake处理器将于2025年上市。此外,该宣布可能还凸显了产量提升速度低于预期,因为公司此前曾表示,额外的Panther Lake型号(不仅仅是高端库存单位)将于2026年第一季度推出。这一次,英特尔没有透露其预计整个Panther Lake产品线何时提升产量。
(图片来源:英特尔)
英特尔Panther Lake的发布延迟及其18A工艺的产量提升速度较慢,可能表明该节点存在良率、性能变化或封装方面的挑战。然而,英特尔展示了一张缺陷密度(D0)图表,显示其持续下降。借鉴一些竞争对手的做法,英特尔没有在图表的Y轴上标记数值,因此我们只知道18A工艺的缺陷密度从2024年第三季度的每平方厘米0.4个缺陷下降到了2025年第三季度的某个更低数值。
虽然D0是一个重要指标,但它与参数良率没有显著关系,参数良率定义了芯片是否达到其期望的性能和功耗目标。例如,芯片可能没有缺陷,但仍可能因工艺窗口狭窄、系统性或随机性关键尺寸(CD)变化、随机线边粗糙度(LER)变化、晶体管不匹配或设计边界条件不佳而无法达到性能或功耗目标。
英特尔强调,18A工艺的良率(我们推测是Panther Lake计算模块的良率)与过去15年中上一代节点生产的芯片相当或更好,尽管从逻辑上讲,Panther Lake相对较小的计算模块(100 – 110平方毫米)的功能良率要高于2012 – 2018年的大型单片CPU(122平方毫米 – 160平方毫米)和2018 – 2022年的大型单片CPU(180平方毫米 – 276平方毫米)。
无论如何,尽管之前有所延迟,英特尔的288核Xeon 6+“Clearwater Forest”数据中心处理器仍计划于2026年上半年发布,这表明问题(如果存在的话)已被识别出来,并有望在接下来的九个月内得到解决。
从战略上讲,尽管有人可能认为英特尔18A工艺的成功是因为英特尔将节点“生产就绪”的时间而非开始生产的时间作为目标,但延迟确实削弱了英特尔“四年五个节点”路线图的信誉,并减少了其领先于台积电N2工艺的机会,后者预计将于2025年进入大规模量产,并于2025年上半年推出众多客户和数据中心产品。因此,英特尔面临的并非明显的工艺领先优势,而是可能被视为仅仅在追赶。
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