Recentemente, a Intel revelou mais especificações técnicas sobre seu próximo nó de processo de 18A no Simpósio de Tecnologia e Circuitos VLSI 2025. Este avanço é fundamental para os negócios de IDM da Intel. O processo 18A está programado para suceder o processo Intel 3, oferecendo melhorias substanciais no desempenho, eficiência energética e densidade de chip. Esta tecnologia emprega transistores de efeito de campo de porta all-around, conhecidos como RibbonFET, acoplados à tecnologia de entrega de energia backside PowerVia, e está prevista para uso em processadores de servidores como o Panther Lake e Clearwater Forest no final deste ano.

No coração do processo 18A está o transistor RibbonFET, que substitui o projeto FinFET convencional. Utilizando uma estrutura de porta que envolve o canal, o RibbonFET melhora o controle eletrostático entre porta e canal, resultando em uma largura de canal efetiva maior por unidade de área, capacitância parasitária reduzida e melhor adaptabilidade de design comparado aos FinFETs. Para o desempenho óptimo do circuito lógico, equilibrando potência, vazamento e velocidade, a Intel desenvolveu bibliotecas de transistores de largura de banda de 180 nm e 160 nm. Além disso, o design de largura de banda específica da SRAM melhora ainda mais o desempenho da célula de bits, posicionando o 18A favoravelmente para aplicações computacionais intensivas. A tecnologia PowerVia também reduz significativamente os atrasos RC do sinal e a queda de tensão, realocando as linhas de alimentação para a parte de trás do transistor, separando assim a energia das linhas de sinal. Esta arquitetura melhora a densidade lógica e a utilização padrão da célula, conseguindo uma diminuição de 10 vezes na queda de tensão no pior caso e aumentando a utilização da célula em 8-10%. Melhorias no design de interconexão front-end e Design-Technology Co-Optimization (DTCO) potencializam ainda mais o desempenho do 18A.

Quando comparado ao processo Intel 3, o 18A demonstra um aumento de desempenho de mais de 15% em níveis de potência idênticos, cerca de 25% maior frequência a 1,1 V, suporta operações de baixa tensão até 0,65 V e reduz o consumo de energia em até 38% em frequências de clock iguais. Esses ganhos são alcançados através das propriedades elétricas eficientes dos transistores RibbonFET, a entrega de energia de baixa impedância da PowerVia e os designs de interconexão front-end otimizados. O 18A também oferece uma melhoria de aproximadamente 30% na densidade do chip, aumentando até 39% em alguns casos. Especificamente, o processo suporta uma altura de biblioteca de alto desempenho (HP) de 180nm (em comparação com 240nm para o Intel 3), uma altura de biblioteca de alta densidade (HD) de 160nm (em comparação com 210nm para o Intel 3), e um passo reduzido de camada de metal M0 / M2 de 32nm (em comparação com 30/42nm no Intel 3). A área da célula SRAM passou por uma otimização adicional, com a área da célula SRAM de alta capacidade (HCC) em 0,023 mícrons2 e a área da célula SRAM de alta densidade (HDC) em 0,021 mícrons2, marcando uma melhoria de 30% em relação à Intel 3. As configurações da camada metálica frontal variam de 10 camadas (para baixo custo ou alta densidade) a 14-16 camadas (para alto desempenho), com uma configuração da camada metálica traseira de 3 + 3 camadas. Essas especificações sublinham a otimização abrangente do 18A no tamanho do transistor, densidade de interconexão e design de célula de memória, estabelecendo uma base tecnológica para data centers, IA e dispositivos de computação de alto desempenho.

A introdução do processo 18A ocorre em meio à intensificação da competição na indústria de semicondutores. A TSMC pretende começar a produção em massa de seu processo de 2 nm semelhante de arquitetura de transistor GAA em 2025, com uma versão aprimorada esperada em 2026. Enquanto isso, a Samsung está acelerando o desenvolvimento de seu próprio processo de 2nm e investigando a tecnologia de entrega de energia de backside. O 18A da Intel se distingue pela sua combinação de tecnologias RibbonFET e PowerVia, proporcionando desempenho superior, eficiência energética e densidade. Por exemplo, o 18A se destaca em cenários de alta carga graças à sua eficiência de transferência de energia otimizada pela tecnologia de alimentação backside. Além disso, o 18A oferece flexibilidade com o suporte a múltiplos bancos de transistores e configurações de camada metálica, acomodando uma ampla gama de aplicações de dispositivos móveis de baixa potência a servidores de alto desempenho.

Não limitado ao uso interno da Intel, o processo 18A está disponível para clientes externos através da Intel Foundry Services (IFS). A Intel também planeja lançar os nós de processo 18A-P e 18A-PT entre 2026 e 2028, com o objetivo de melhorar o desempenho e reduzir os custos de produção através da minimização adicional do tamanho do transistor e otimização do design de interconexão. Estes futuros nós oferecem mais opções para os clientes de fundição e reforçam a competitividade da Intel no mercado global de semicondutores.

Do ponto de vista tecnológico, o triunfo do processo 18A é atribuído às amplas inovações da Intel na arquitetura de transistores, gerenciamento de energia e tecnologia de interconexão. Os transistores RibbonFET significam a progressão da Intel para além da era FinFET, com controle superior de canal e flexibilidade de design, estabelecendo as bases para o desempenho aprimorado do chip. Ao reengenharia do caminho de transferência de energia, a tecnologia de energia backside da PowerVia supera os gargalos tradicionais de entrega de energia front-side em chips de alta densidade. Atualizações de interconexão front-end e otimização de DTCO garantem operações eficientes de 18A em cargas de trabalho variadas. A sinergia dessas tecnologias permite que o 18A se destaque em aplicações que vão desde computação de alto desempenho e treinamento de IA a dispositivos móveis de baixa potência.

No contexto das tendências da indústria, a redução persistente dos nós de processo de semicondutores está impulsionando o crescimento exponencial nas capacidades de computação. O Roteiro Internacional de Tecnologia para Semicondutores (ITRS) prevê que os processos de 2 nanômetros e menores se tornarão mainstream em alguns anos. O processo 18A da Intel assegurou uma vantagem tecnológica, adotando proativamente as tecnologias de transistor GAA e de energia de backside. Ao mesmo tempo, os esforços da Intel no setor de fundição refletem a diversificação da cadeia de suprimentos global de semicondutores. Ao oferecer fabricação localizada através do IFS, a Intel atraiu clientes em potencial, como a Qualcomm e a Amazon Web Services. Com a meta de produção em massa de 2025 se aproximando, um processo de 18A bem-sucedido fortalecerá a Intel na arena dos semicondutores, ao mesmo tempo que impulsionará avanços nos domínios de computação de alto desempenho, inteligência artificial e dispositivos de baixa potência.