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就在半導體業界還在消化台積電背面供電技術的進展時,英特爾(Intel)在2026年6月的美國「VLSI技術與電路研討會」(Symposium on VLSI Technology and Circuits)上,丟出了一份經同儕審查的關鍵論文。這篇論文最驚人的地方,在於它的數據不是來自實驗室的理論推演,而是來自數千片晶圓、約六萬顆量產晶粒的實際測試結果。也就是說,英特爾的intel 18A-P製程,已經不是「紙上談兵」的階段了。

根據半導體研究機構The Futurum Group的最新報告,英特爾下一代資料中心伺服器處理器Diamond Rapids,將是首款完整搭載這套技術的產品。所謂的「完整」,指的是環繞式閘極電晶體(GAA,英特爾稱之為RibbonFET)與背面供電(BSPD,即PowerVia)在量產級x86晶片上的實際整合。這兩個技術名詞在過去幾年幾乎成了半導體界的「夢幻組合」,但誰先把它真正做出來、而且做出成績,才是真正的關鍵。

0.5V低電壓下頻率暴增30%:這個數字為什麼重要?

先來看最核心的數字。在0.5V低電壓運作下,GAA-BSPD核心相較於同級FinFET核心,在相同電壓下實現了高達30%的工作頻率提升。有趣的是,這個數據不是挑選單一晶片的最佳表現,而是基於intel 18A製程的首款產品——Core Ultra 3系列(代號Panther Lake)——在大量晶粒上實測得出的平均水準。

為什麼低電壓表現這麼關鍵?因為在低電壓區間,晶片設計幾乎百分之百受到電晶體性能的限制。RibbonFET的閘極四面環繞通道結構,讓臨界電壓可以更靈活地調整;PowerVia把供電線路移到晶圓背面,大幅降低了IR drop(電壓降)。這兩個優勢加起來,能以一比一的效率直接轉化為核心頻率的提升。白話文來說:電晶體進步多少,效能就進步多少,幾乎沒有損耗。

在高電壓區間(0.95V和1.1V),GAA-BSPD核心轉化前端增益為核心頻率的效率,也比FinFET分別提升了7.5%與5.0%。雖然數字沒有低電壓那麼戲劇化,但對資料中心這種全年無休的環境來說,每一分效能增益都會直接反映在營運成本上。

四項關鍵設計槓桿:背面供電只是第一招

為了突破導線延遲限制,英特爾在18A-P製程中導入了四項關鍵設計。第一當然是PowerVia背面供電,將動態電壓突降(dynamic droop)降低約十倍,這能轉化為5%至6%的頻率提升,或者反過來節省超過15%的動態功耗。這項技術已在intel 18A與18A-P上量產,不是「未來式」。

第二項是在金屬棧頂部額外增加兩層粗節距金屬層,導入低電阻導線來減少導線阻容延遲(RC)。這在1.1V下能提升3%頻率、0.65V下提升2%,同時減少2%功耗。英特爾已確認這項設計納入18A-P製程。

第三項是鍵合氧化層散熱,利用更薄、導熱性更佳的鍵合材料來排熱。在高功率運作下,散熱效能提升約40%,這對維持持續的頻率成長至關重要——畢竟散熱瓶頸往往是高效能晶片最大的敵人。

第四項則是18A-P特有的強化技術:功率提升(Power boost)。它利用PowerVia實現正面與背面直接接觸(Direct Backside Contacts),加速RibbonFET電流的進出。這四項設計加起來,讓英特爾在高電壓運作下達到了雙位數的頻率成長。

編輯觀點:從產業面來看,英特爾這次最聰明的地方,不是把GAA和背面供電做出來——畢竟台積電和三星也在做類似的事——而是在量產階段就把這些技術的綜效「綁在一起」驗證。過往半導體廠經常陷入「單點技術突破、但整體效能提升不明顯」的窘境,但18A-P的數據顯示,英特爾在系統層級的優化上確實下了功夫。不過話說回來,Diamond Rapids真正的考驗不在實驗室,而在資料中心機房。當伺服器滿載運行、散熱系統全開、記憶體頻寬吃緊的時候,這些漂亮的數字能保留多少?這才是客戶真正關心的。

釕金屬與空氣間隙:下一代互連技術的伏筆

除了已經量產的技術,英特爾還展示了正在研發的減除法釕金屬互連(Subtractive Ruthenium Interconnect),搭配空氣間隙技術,能比傳統銅導線降低約35%的電容。釕金屬在極小間距下能維持電阻線性特性,解決了銅因晶界效導致的電阻飆升問題——這在製程微縮到某個程度後,已經變成物理上的硬障礙。

另外,英特爾也在研發3D垂直邏輯堆疊,讓訊號透過垂直短跳躍傳輸,取代冗長的平面佈線。這兩項技術雖然還沒進入量產,但已經透露出英特爾對「導線瓶頸」這個產業共痛點的解方方向。

Diamond Rapids的三大設計亮點

回到產品本身。Diamond Rapids作為首款搭載18A-P製程的伺服器處理器,在設計上有三個明確的亮點。

第一,核心數量與效能雙重暴增。根據英特爾的規劃,Diamond Rapids將提供比前代Xeon 6多出50%的核心規格。更關鍵的是,英特爾把先前Xeon 6+(配備高效率核心)所積累的每瓦效能增益,全力傾注於Diamond Rapids的「效能核心(Performance cores)」上。換句話說,這不是單純堆核心數,而是每個核心的體質都經過強化。

第二,架構與頻寬翻倍。為了餵飽這些運算核心,並滿足AI工作負載對資料吞吐量的需求,Diamond Rapids重構了整體架構,將記憶體頻寬直接翻倍(2x),並全面支援PCIe Gen 6。這對AI訓練和推論這類大量依賴記憶體頻寬的應用來說,是一個關鍵的升級。

第三,均勻記憶體延遲。英特爾將I/O模組移動到整個封裝的中央,使每一個核心都擁有均勻的記憶體存取延遲(Scalable SOC architecture with uniform memory latency)。這個設計的目標很明確:解決AI與高效能運算中常見的頻寬與延遲瓶頸。在傳統架構中,不同核心存取記憶體的速度可能不一樣,這對某些工作負載會造成效能波動。均勻延遲的設計,等於讓每個核心站在同一個起跑點上。

正如FinFET經歷了四個世代的精進才臻至成熟,GAA與背面供電的結合如今也才剛跨出第一步。不過,從18A-P在量產晶片上實測出來的數據來看,這第一步的步幅,確實比許多人預期的要大。

對資料中心營運商來說,現在真正的問題不是「18A-P有多強」,而是「Diamond Rapids什麼時候能交貨、每瓦效能比現有方案高出多少」。畢竟在算力就是競爭力的時代,六到十二個月的領先週期,就可能決定一場軍備競賽的勝負。

你的看法呢?你認為Diamond Rapids有機會在AI伺服器市場扳回一城,還是英特爾在製程上的追趕仍不足以撼動既有的市場格局?歡迎在下方留言分享你的觀點。

本文改寫整理自公開新聞來源,原始報導由科技新報發布。

常見問題 FAQ

英特爾18A-P製程跟台積電的背面供電技術有什麼不同?

兩者都採用背面供電技術,但英特爾的18A-P是業界第一個將GAA電晶體與背面供電在量產級x86晶片上完整整合的方案,且已在數千片晶圓上實測驗證。台積電的背面供電技術(如A16製程的Super Power Rail)則預計2026下半年至2027年才進入量產。

Diamond Rapids處理器什麼時候會正式推出?

根據英特爾的產品規劃,Diamond Rapids預計在2026年至2027年間正式上市。目前英特爾已在2026年6月的VLSI研討會上披露技術細節,代表產品開發已進入後期階段,實際出貨時間將取決於量產進度與客戶驗證時程。

Diamond Rapids對AI運算的幫助有多大?

Diamond Rapids針對AI工作負載有三大優化:記憶體頻寬翻倍(2x)、全面支援PCIe Gen 6、以及均勻記憶體延遲設計。這些改進直接解決了AI訓練與推論中最常見的頻寬和延遲瓶頸,加上18A-P製程帶來的高頻率提升,預期在大型語言模型推論和AI訓練場景中會有顯著效能優勢。

※ 此篇文章由 AI 改寫或生成,內容僅供參考,可能存在錯誤或不準確之處。

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