Chi tiết công nghệ tiến trình Intel 18A: Mật độ tăng trên 30% so với Intel 3, giảm 36% mức tiêu thụ điện năng ở cùng tần số

Tại Hội thảo Công nghệ và Mạch VLSI 2025 (Symposium on VLSI Technology and Circuits), Intel đã tiết lộ các chi tiết kỹ thuật về tiến trình Intel 18A thế hệ tiếp theo.

Tiến trình này sẽ thay thế cho Intel 3 hiện tại, với mục tiêu tối ưu hóa khả năng điều chỉnh tần số và điện áp, và sẽ được ứng dụng vào các bộ xử lý tiêu dùng như Panther Lake cũng như bộ xử lý máy chủ Clearwater Forest (thuần nhân E – Xeon).
Theo giới thiệu từ các kỹ sư Intel, tiến trình Intel 18A ứng dụng công nghệ RibbonFET (Transistor cổng bao quanh toàn bộ – GAA) và PowerVia (cung cấp điện từ mặt sau), giúp tăng mật độ transistor hơn 30% so với Intel 3, mang đến một bước tiến toàn diện về hiệu năng và khả năng thiết kế.


Tiến trình này cung cấp thư viện tiêu chuẩn hiệu năng cao (HP) và mật độ cao (HD), kết hợp giữa khả năng thiết kế đầy đủ và tính dễ sử dụng.

RibbonFET – “át chủ bài” của Intel 18A​

RibbonFET đem lại nhiều lợi thế vượt trội so với FinFET:

• Tối ưu đặc tính tĩnh điện của cổng transistor, tăng chiều rộng hiệu dụng trên mỗi đơn vị diện tích, giảm điện dung ký sinh, tăng tính linh hoạt trong thiết kế.
• Hỗ trợ nhiều chiều rộng Ribbon cho thư viện 180H và 160H, thông qua tối ưu phối hợp thiết kế – công nghệ (DTCO) để cân bằng giữa công suất logic, rò rỉ và hiệu năng.
• Đặc biệt, thiết kế bitcell SRAM được tùy biến riêng theo chiều rộng Ribbon phù hợp, nâng cao khả năng tích hợp và hiệu suất của chip.

PowerVia – cung cấp điện từ mặt sau​

Khác với cách cung cấp điện từ mặt trước truyền thống, PowerVia cung cấp điện từ phía sau, đem lại nhiều lợi ích:

• Tăng mật độ logic
• Cải thiện hiệu suất sử dụng ô tiêu chuẩn
• Giảm RC của tín hiệu
• Giảm sụt áp (IR drop) nghiêm trọng
• Mở rộng tính linh hoạt trong thiết kế

Thông số kỹ thuật nổi bật của Intel 18A​

So sánh hiệu năng với Intel 3​

• Hiệu năng & hiệu suất năng lượng:
  
  • Ở điện áp 1.1V, hiệu năng ở cùng tần số tăng ~25% so với Intel 3
  • Ở điện áp <0.65V, mức tiêu thụ điện giảm đến 38%
    
• Tăng mật độ:
  
  • Tăng mật độ transistor tối đa 39%, trung bình 30%
  • PowerVia giúp tăng 8–10% hiệu suất sử dụng ô tiêu chuẩn
  • Giảm IR drop nghiêm trọng xuống chỉ còn 10% mức trước đó
    
• Tối ưu tham số:
  
  • HP từ 240nm (Intel 3) xuống 180nm, HD từ 210nm xuống 160nm
  • Khoảng cách lớp kim loại M0 / M2 từ 30/42nm xuống còn 32/32nm
    
• SRAM:
  
  • Ô dòng cao (HCC) đạt mật độ cao hơn 30% so với Intel 3
  • Diện tích HCC/HDC lần lượt: 0.0230μm² / 0.0210μm²
    

Giảm trở kháng liên kết, tăng hiệu suất kết nối

Một loạt các lớp kim loại kết nối (interconnect metal layers) từ M0 đến M16 đã được tinh chỉnh khoảng cách (pitch) và vật liệu, giúp giảm 12-13% điện dung (capacitance) và giảm rõ rệt điện trở qua via (lỗ kết nối giữa các lớp kim loại), có nơi giảm tới 49%. Với hàng trăm triệu kết nối trong mỗi die, những thay đổi nhỏ này tạo ra khác biệt rất lớn về độ ổn định tín hiệu, tỏa nhiệt và tần số vận hành.

SRAM thu nhỏ, tiết kiệm điện, hỗ trợ write assist

SRAM luôn là thước đo năng lực thực tế của một tiến trình. Với Intel 18A, hai loại SRAM – HCC và HDC – có mật độ lần lượt là 0.0230 μm² và 0.0210 μm², tăng khoảng 30% mật độ so với Intel 3. Đáng chú ý, SRAM với hỗ trợ ghi (write assist) có thể hoạt động ở điện áp thấp hơn tới 70mV, rất phù hợp cho AI, cache CPU hoặc điện thoại di động.

Thư viện thiết kế đa dạng, linh hoạt tùy nhu cầu


Intel cung cấp cho 18A các thư viện chuẩn ở nhiều cấp độ: 180H (hiệu năng cao) và 160H (mật độ cao), phù hợp cho cả máy chủ và thiết bị tiêu dùng. Nhờ PowerVia, layout của lớp M0 có thể giãn từ 30nm/42nm thành 32nm/32nm, giảm đáng kể độ phức tạp mà không ảnh hưởng hiệu suất.


Tối ưu hóa quy trình in EUV – giảm bước, giảm chi phí

Không chỉ tiến xa về cấu trúc bóng bán dẫn, Intel 18A còn cải tiến quy trình sản xuất. Nhờ áp dụng in trực tiếp EUV (EUV direct print) cho các lớp thấp (M0–M2), hãng đã giảm được 44% số lượng mặt nạ và 42% số bước xử lý, tiết kiệm lớn về chi phí sản xuất và tăng khả năng yield (tỷ lệ chip hoạt động tốt sau sản xuất).

​

Kế hoạch mở rộng tương lai​

Intel cho biết họ sẽ tiếp tục phát triển tiến trình 18A, với các biến thể 18A-P và 18A-PT dự kiến ra mắt từ 2026 đến 2028 (đã được công bố tại hội nghị Direct Connect 2025).


Các khách hàng sẽ có thể sử dụng tiến trình này để sản xuất chip hàng loạt.

Intel 18A là cột mốc quan trọng, không chỉ vượt trội hơn Intel 3 mà còn chính thức bước vào kỷ nguyên GAA + backside power, điều mà đối thủ như TSMC hay Samsung cũng đang ráo riết theo đuổi. Với đà tiến này, Intel đang trở lại mạnh mẽ trên đường đua công nghệ bán dẫn.