英特尔公布未来芯片三大技术：CFET、氮化镓硅集成与钌互连

背景

在2026年VLSI（超大规模集成电路）国际研讨会上，英特尔代工（Intel Foundry）正式披露了其制程路线图及未来技术创新的最新进展。此次发布会的核心焦点在于Intel 18A-P制程节点的量产状态及其技术细节，同时展示了英特尔在晶体管架构、互连材料及电源管理集成等长期研发领域的突破性成果。

英特尔代工执行副总裁兼总经理Naga Chandrasekaran强调，英特尔长期坚定致力于前沿制程创新。Intel 18A-P作为Intel 18A系列的首个性能增强版本，目前已进入风险试产阶段，完全符合去年向客户和合作伙伴公布的时间表。这一进展旨在向市场传递明确信号：英特尔代工正稳步推进其技术旅程，并在更长期的研发方面取得了实质性突破。

核心内容

英特尔在VLSI研讨会上详细阐述了三大技术维度的进展：当前主力制程的优化、成熟技术的深化应用，以及面向未来的颠覆性创新。

1. Intel 18A-P 制程节点的全面升级 Intel 18A-P并非独立的新节点，而是基于Intel 18A的协同优化版本。通过晶体管、互连和设计技术的综合改进，其在性能、功耗和设计灵活性上均实现了显著提升：

• 性能与功耗平衡：在相同功耗下，性能提升9%；或在相同性能下，功耗降低18%。同时，芯片的热特性得到增强，设计灵活性更高。
• Power Boost 能效增强技术：这是Intel 18A-P引入的全新双接触、低电阻晶体管方案。该技术能在不增加电容的前提下提升驱动电流，从而实现更高的运行频率。
• 热阻与电阻优化：通过材料和设计创新，热阻降低了20%-40%；利用几何和材料优化，过孔电阻（芯片各层间的垂直连接）降低了10%-30%。
• 晶体管性能提升：通过应变工程提升PMOS迁移率，使电流更高效地通过晶体管。此外，新增了低功耗与高性能晶体管选项，并在ULVT（超低阈值电压）和LVT（低阈值电压）之间新增第五组Vt（逻辑阈值电压）选项，为设计师提供了更精细的速度与功耗平衡选择。
• 兼容性与标准：Intel 18A-P与Intel 18A的设计规则完全兼容，支持现有IP和设计流程的便捷复用。单元高度保持180nm和160nm两种规格，接触栅极间距（CPP）为50nm。

2. GAA晶体管与背面供电技术的量化优势 依托Intel 18A节点，英特尔已将全环绕栅极（GAA）晶体管和背面供电（BSPD）技术推向市场。工程团队展示了这两项技术在微缩和能效方面的具体收益：

• 面积与压降改善：英特尔代工副总裁Eric Karl指出，相比同类正面互连技术，GAA结合背面供电可减少11%的布线面积，并将动态压降幅度缩小10倍，从而实现高达6%的频率提升或超过15%的动态功耗降低。
• 硅片实测数据：英特尔代工硅片与平台工程团队Manju Shamanna分享了CPU核心的硅片测试结果。研究表明，在较低电压（约0.5V）下，这两项技术可实现约30%的频率提升，同时减少了IR（内阻）压降，运行效率更高。

3. 面向未来的“三张底牌” 针对GAA之后的逻辑微缩路径及系统级集成，英特尔展示了三项长期研究进展：

• 互补场效应晶体管（CFET）：英特尔展示了单片式CFET反相器，其NMOS与PMOS器件垂直堆叠，栅极间距达到45nm。这种垂直器件架构为在GAA晶体管之后继续推进逻辑微缩开辟了新路径。
• 氮化镓+硅集成：在300mm晶圆上实现了单片集成技术，将氮化镓功率器件与硅基逻辑（包括约1,000个逻辑门的数字控制模块）结合。这使得高效的大规模数字控制能与高性能功率器件在同一工艺下协同工作，显著降低系统复杂性。
• 减成法钌互连：采用空气间隙集成的减成法钌互连技术，与传统的铜互连相比，电容降低高达约35%，频率提升显著。这为随着互连尺寸持续缩小而改善电阻电容指标提供了一条可行路径。

关键要点

• Intel 18A-P 进入风险试产：作为Intel 18A的性能增强版，符合既定时间表，具备9%性能提升或18%功耗降低的优势。
• 全新 Power Boost 技术：采用双接触、低电阻晶体管方案，在不增加电容情况下提升驱动电流和运行频率。
• 设计规则完全兼容：Intel 18A-P 与 Intel 18A 兼容，复用现有IP和设计流程，降低客户迁移成本。
• GAA + BSPD 实测优势：硅片测试显示，在0.5V低压下可实现30%频率提升，布线面积减少11%，动态压降缩小10倍。
• CFET 垂直堆叠突破：展示栅极间距为45nm的单片式CFET反相器，为GAA后的微缩提供新架构。
• GaN-on-Si 单片集成：在300mm晶圆上将氮化镓功率器件与硅逻辑集成，简化电源管理系统。
• 钌互连替代铜互连：减成法钌互连结合空气间隙，电容降低35%，解决互连缩小带来的RC延迟问题。

意义与影响

英特尔此次在VLSI上的展示，标志着其代工业务在技术节点竞争中的关键一步。Intel 18A-P 的顺利推进，不仅验证了英特尔在18纳米节点上的技术执行力，更通过“性能增强版”的策略，向客户证明了其制程具备持续迭代和优化的能力，有助于增强代工客户（如微软、亚马逊等）的信心。

从技术演进角度看，英特尔并未止步于当前的GAA和背面供电技术，而是提前布局了CFET、氮化镓集成和钌互连等下一代关键技术。特别是CFET的垂直堆叠架构和减成法钌互连，直接回应了摩尔定律放缓背景下，传统平面微缩和铜互连面临的物理极限挑战。这表明英特尔正在构建一套从晶体管结构到互连材料，再到系统级集成的全方位技术护城河。

对于整个半导体行业而言，英特尔代工的技术路线图清晰化，加剧了与台积电、三星在先进制程上的竞争烈度。如果英特尔能如期将Intel 18A-P及后续技术大规模量产，将打破现有代工市场的格局，为高性能计算、AI芯片及电源管理芯片提供更具性价比和能效比的制造选项。