RibbonFET 與 PowerVia 雙劍合璧：英特爾 18A 寫下晶片新里程

RibbonFET 與 PowerVia 雙劍合璧：英特爾 18A 寫下晶片新里程

在半導體產業競爭日益激烈的當下，英特爾（Intel）挾其最新的 Intel 18A 製程技術，展現了重返技術霸主地位的決心。這款預計於 2025 年量產的先進製程，不僅是英特爾「四年五個製程節點」計畫的壓軸之作，更透過 RibbonFET 全環繞柵極晶體管與 PowerVia 背面供電技術這兩大技術亮點，為晶片性能、密度與能效開啟全新篇章。這兩把「利劍」如何聯手出擊，讓 Intel 18A 成為業界焦點？咱們來一探究竟！

RibbonFET：晶體管的「全環繞」進化

晶體管是半導體晶片的靈魂，隨著製程技術不斷微縮，傳統的 FinFET（鰭式場效晶體管）架構已逐漸逼近物理極限。漏電增加、散熱困難、電流控制不佳等問題，讓業界開始尋求下一代晶體管技術的突破。英特爾的 RibbonFET 全環繞柵極晶體管（Gate-All-Around，GAA）正是這場技術革命的答案，堪稱晶體管架構的一次大躍進。

技術原理與優勢

RibbonFET 的核心設計在於將柵極（Gate）從 FinFET 的三面環繞，進化為完全包覆住帶狀的晶體管溝道，形成一個立體的「全環繞」結構。這種設計大幅提升了柵極對溝道內電流的控制能力，讓電流運行更穩定、更精準。具體來說，RibbonFET 的優勢包括以下幾點：

1. 減少漏電，提升能效

   
   

   在傳統 FinFET 中，隨著晶體管尺寸縮小，漏電（leakage current）問題日益嚴重，導致功耗上升、散熱壓力增加。RibbonFET 透過全環繞柵極，將電流牢牢「鎖」在溝道內，大幅降低漏電。根據英特爾的測試，這項技術能在更低電壓（例如低至 0.3V 的閾值電壓）下運作，實現更高的每瓦性能，對需要長時間運作的設備（如筆電或伺服器）來說，省電效果顯著。

2. 更快開關速度，性能爆發

   
   

   全環繞結構讓柵極對電流的控制更精細，晶體管的開關速度（switching speed）因此加快。無論在高電壓還是低電壓環境下，RibbonFET 都能提供更強的驅動電流（drive current），意味著處理器能更快完成運算任務。這對於 AI PC 或高效能運算（HPC）來說，可是個大加分項。

3. 空間節省與設計彈性

   
   

   RibbonFET 採用垂直堆疊的帶狀溝道，相較於 FinFET 的水平堆疊，能在更小的面積內塞進更多晶體管，實現更高的密度。更厲害的是，溝道寬度可以根據應用需求調整，例如窄一點用於低功耗設備，寬一點則適合高效能晶片。這種靈活設計，讓 RibbonFET 能適應從手機到伺服器的多元場景。

技術極限的證明

在 2024 年底的 IEEE 國際電子元件會議（IEDM）上，英特爾展示了 RibbonFET 的極致縮放能力：柵極長度僅 6 奈米，溝道厚度壓縮到 1.7 奈米。這麼小的尺寸下，RibbonFET 依然保持業界領先的短溝道效應（short-channel effect）控制與性能表現，證明了它在微縮上的潛力。這種技術突破不僅延續了摩爾定律，也為未來的晶片設計開闢了新可能。對玩家來說，這代表未來的 CPU 或 GPU 不只跑得更快，還能更省電，散熱問題也不會那麼惱人。

PowerVia：從「披薩」到「三明治」的供電革命

如果說 RibbonFET 是晶體管的進化，那 PowerVia 背面供電技術就是英特爾在晶片製造流程上的另一大創舉。傳統晶片就像做披薩，所有元件——晶體管、訊號線、電源線——都擠在正面，隨著晶體管越縮越小，線路越來越密集，導致訊號干擾與供電瓶頸問題層出不窮。PowerVia 把這套邏輯徹底翻轉，改成像做三明治一樣，將電源線搬到晶片背面，讓正面專注於訊號傳輸。

技術原理與優勢

PowerVia 的核心概念是將供電與訊號分離，具體做法是先製造晶體管與互連層，再翻轉晶圓、打磨背面，露出底層供電結構，並嵌入奈米級矽通孔（nano-TSV）來連接電源線。這種「背面供電」設計帶來了多重好處：

1. 直接供電，降低功耗與干擾

   
   

   傳統正面供電因為線路複雜，電流得繞遠路才能到達晶體管，途中容易發生電壓下降（IR drop）與訊號串擾（crosstalk）。PowerVia 讓供電路徑變得超直接，從背面直達晶體管，減少了電阻與干擾。英特爾測試顯示，這項技術能將平台電壓降低 30%，有效改善供電效率，同時降低功耗，對需要穩定運作的伺服器或 AI 晶片來說尤其重要。

2. 空間利用率暴增，提升密度

   
   

   把電源線移到背面後，正面的空間得以釋放，訊號線可以佈局得更粗、更順暢，晶片內部的標準單元利用率（cell utilization）超過 90%。這意味著在同樣面積下，能塞進更多晶體管，密度大幅提升。對比傳統製程，這就像把原本塞滿雜物的客廳清空，留給你更大的活動空間。

3. 頻率提升，性能再上一層

   
   

   由於供電效率提高與訊號完整性（signal integrity）增強，PowerVia 帶來了 6% 的頻率增益（frequency boost）。對一般用戶來說，這代表處理器能跑得更快，反應更靈敏；對高效能運算來說，則意味著更強的算力輸出。這種性能提升，還能搭配 RibbonFET 的快速開關特性，形成完美的互補。

業界領先的實現

英特爾早在 2023 年就率先在產品級測試晶片上實現了 PowerVia 技術，如今在 Intel 18A 上更全面落地。相較之下，台積電預計要到 2026 或 2027 年的 A16 製程才會導入背面供電，三星則計畫在 2026 年的 SF2P 製程實現類似技術。英特爾這波搶先布局，讓它在背面供電領域領先對手至少一到兩年，展現了強大的技術實力。

Intel 18A：性能、密度、能效三贏

有了 RibbonFET 與 PowerVia 這兩大技術加持，Intel 18A 的表現可說是全面開花。根據官方數據，對比 Intel 3 製程，18A 的每瓦性能提升 15%，晶片密度暴增 30%。這意味著未來的處理器能在更小的面積內塞進更多晶體管，同時跑得更快、更省電，實現性能、密度與能效的三贏局面。

實際應用上，英特爾已經將這套技術用在自家產品。AI PC 的 Panther Lake 和伺服器的 Clearwater Forest 兩款處理器樣品已出廠，並成功開機跑作業系統，預計 2025 年量產。Panther Lake 的 DDR 記憶體效能達到目標頻率，Clearwater Forest 更結合了 Foveros Direct 3D 封裝技術，成為業界首款高密度、高效能的解決方案。這些成果不僅讓英特爾自家產品更有競爭力，也吸引了外部客戶的目光。

搶先台積電一步？生態系與量產時程的關鍵

講到競爭，當然得跟台積電（TSMC）比一比。台積電的 N2 製程預計 2025 年底量產，首批產品要到 2026 年才上市，而 Intel 18A 最快可能在 2025 年上半年就進入量產，領先將近一年。這時間差對英特爾來說是個大優勢，尤其在 AI PC 與伺服器市場需求爆發的當下，能搶先卡位絕對是勝負關鍵。

此外，英特爾還積極打造生態系支援，像是 Cadence、Synopsys 等 EDA 大廠已開始支援 Intel 18A 的設計套件（PDK 1.0），超過 35 家合作夥伴涵蓋設計、雲端到航太國防領域，讓客戶能順利轉換到新製程。相比之下，台積電雖然市場佔有率穩坐龍頭，但英特爾這波技術與生態系的全面進擊，確實展現出不容小覷的企圖心。

結語：英特爾的翻身仗？

從 RibbonFET 的精準電流控制與高密度設計，到 PowerVia 的供電革新與空間優化，Intel 18A 不只是技術上的突破，更是英特爾重振晶圓代工業務的希望。這兩把利劍合璧，讓晶片性能與能效再上一層樓，也為英特爾在半導體江湖中寫下新里程碑。雖然過去幾年英特爾在代工業務摔了不少跤，但 18A 的進展讓人看到翻身的可能。如果 Panther Lake 跟 Clearwater Forest 能在 2025 年順利量產，搭配潛在客戶如博通，甚至傳聞中的輝達（NVIDIA），英特爾或許真能靠這一仗，重回技術霸主的寶座。

對台灣的科技迷來說，Intel 18A 的崛起不只是一場技術秀，更可能是未來 PC、伺服器市場洗牌的前奏。你準備好迎接這波晶片新革命了嗎？