摘要:亚利桑那州Fab 52工厂的光刻机彻夜运转,一片片搭载18A制程的晶圆正在下线——英特尔正式宣布启动全球首个1.8nm级制程的高产量生产(HVM),比台积电N2节点量产时间提前数周。这款将用于Panther Lake处理器的新工艺,凭借RibbonFET全环绕
亚利桑那州Fab 52工厂的光刻机彻夜运转,一片片搭载18A制程的晶圆正在下线——英特尔正式宣布启动全球首个1.8nm级制程的高产量生产(HVM),比台积电N2节点量产时间提前数周。这款将用于Panther Lake处理器的新工艺,凭借RibbonFET全环绕栅极与PowerVia背面供电的双重创新,试图改写台积电垄断先进制程的格局。而在这场2nm级技术竞赛中,中国科研团队已在核心器件领域实现突破,为自主先进制程埋下关键伏笔。
一、18A工艺亮剑:英特尔的"技术反击战"
对英特尔而言,18A制程的量产绝非普通技术升级,而是关乎行业地位的"生死战"。在被台积电3nm制程压制两年后,这家老牌芯片巨头终于拿出了杀手锏——全球首个同时集成全环绕栅极(GAA)晶体管与背面供电技术的量产工艺。
18A制程的核心创新藏在芯片的"架构重构"中。RibbonFET晶体管彻底抛弃了沿用十余年的FinFET结构,将硅基沟道做成超薄"丝带"并被栅极全环绕,就像用手紧握导线精准控制电流,栅极控制能力提升40%,这让芯片在同等电压下性能更强,或同等性能下功耗更低。更颠覆的是PowerVia背面供电技术:传统芯片的供电线路与信号线路挤在正面,像拥堵的马路影响效率,而PowerVia把供电线路移到芯片背面,正面完全留给逻辑电路,不仅减少信号干扰,还让晶体管布局更密集,直接缩小了与台积电的密度差距。
从实测数据看,18A制程的性能提升相当直观:相比上一代Intel 3工艺,性能暴涨25%,功耗降低36%,在1.1V电压下的性能指数达到2.53,超过台积电N2的2.27。即将搭载该工艺的Panther Lake处理器,最高配备16核CPU与12核GPU,AI算力达到180 TOPS,2025年底就能发货,2026年初全面上市,除了PC端还将渗透机器人等边缘计算场景。英特尔高管在发布会上直言:"18A的良率与过去15年任一节点持平甚至更优,这证明我们仍掌握先进制程的核心话语权。"
但光环之下隐忧尚存。行业数据显示,2024年底18A工艺良率还不足10%,而台积电N2制程同期良率已达30%。晶体管密度上,英特尔18A的高密度标准单元为238 MTr/mm²,仅为台积电N2(313 MTr/mm²)的76%。更关键的是,Panther Lake处理器的上市时间比原计划延迟了近半年,这让台积电有机会在2026年上半年加速推出N2制程的客户端产品,削弱英特尔的先发优势。
二、台积电N2接招:"密度为王"的防御战
面对英特尔的突袭,台积电手握"晶体管密度"这张王牌。作为全球芯片代工的龙头,其N2制程虽量产稍晚,但凭借成熟的工艺路线和成本控制能力,仍牢牢占据市场主动。
台积电N2制程同样采用GAA晶体管技术,且在N2X变体中升级到第二代架构,通过更精细的沟道控制进一步降低漏电率。与英特尔的技术路线不同,台积电坚持正面供电与SHPMIM(堆叠高介电金属绝缘层)技术,这种成熟方案虽占用部分正面空间,但通过优化单元设计实现了更高的有效密度——313 MTr/mm²的晶体管密度比18A高出31%,这意味着在相同芯片面积下,N2制程能集成更多晶体管,直接降低单位功能的制造成本。
在能效与迭代节奏上,台积电展现出稳健优势。N2制程相比N3E功耗降低25%-30%,而2026年下半年推出的N2P版本将把功耗再降5%-10%,最终达到与英特尔18A相当的36%降幅。更重要的是,台积电已规划清晰的技术路线图:从N2到N2P、A16,再到2028年的N2X和2029年的A14,每一代都保持性能与成本的平衡,这种确定性让苹果、高通等核心客户愿意等待。
行业分析师指出,两者的技术路线实则各有侧重:英特尔18A追求"性能极限",适合PC、服务器等高端场景,但背面供电技术推高了晶圆厂建设成本;台积电N2主打"成本效益",凭借密度优势和成熟供应链,在智能手机、物联网等大规模应用中更具竞争力。短期看,英特尔靠先发优势抢占舆论高地;长期比拼中,台积电的良率控制和客户粘性可能更关键。
三、中国突破:GAA器件撕开"技术封锁"
当国际巨头在2nm级制程正面厮杀时,中国科研团队已在核心器件领域实现突破。全环绕栅极(GAA)作为2nm级制程的"标配",曾是中国半导体产业的短板,如今这一局面正被改写。
中国科学院微电子研究所的团队近日在IEEE Electron Device Letters期刊发表重磅成果,提出近自对准支撑台(QSA LPs)技术,成功解决了GAA器件的核心痛点。传统GAA器件的堆叠纳米片沟道被内侧墙隔开,导致源漏选择外延产生大量缺陷,不仅增加寄生电阻,还会削弱驱动性能。而QSA LPs技术实现了多层纳米片沟道与单晶SiGe/Si超晶格源极/漏极的无缺陷连接,同时避免了离子注入带来的杂质污染 。
实验数据显示,采用该技术的GAA器件寄生源漏电阻(R_SD)降至100Ω,开态电流(I_on)达到965 μA/μm,两项关键指标均达到世界先进水平 。这意味着中国在GAA晶体管的核心设计上已打破国外垄断,为自主研发2nm级制程提供了关键器件支撑。要知道,晶体管的开态电流直接决定芯片性能,寄生电阻则影响能效,这两项指标的突破相当于为国产先进制程打通了"任督二脉"。
在产业端,中芯国际虽尚未触及2nm级制程,但已通过DUV多重曝光技术将7nm良率提升至80%以上,为先进制程研发积累了工艺经验。更值得关注的是,国内高校与企业正形成协同创新网络:北京大学研发出120Gbps自适应通信芯片,复旦大学推出二维-硅基混合架构闪存,这些技术虽未直接涉足2nm制程,但构建了先进制程所需的生态基础。
不过客观来看,中国与国际巨头仍有代差。英特尔和台积电已进入量产阶段,而国内还停留在实验室原型研发;在光刻机、高端光刻胶等关键设备材料上,自主化率仍有待提升。但正如行业专家所言:"GAA器件的突破是'从0到1'的跨越,有了这个基础,后续'从1到100'的量产突破只是时间问题。"
四、行业洗牌:三强争霸改写产业格局
18A与N2的技术对决,本质是全球半导体产业权力的重新分配。这场较量不仅关乎两家企业的命运,更将影响AI、云计算、智能手机等下游产业的发展轨迹。
对代工市场而言,竞争打破了台积电的定价霸权。过去两年,台积电3nm制程代工价高达2万美元/片,而随着英特尔18A和三星2nm制程的加入,市场形成"三强争霸"格局。分析师预测,2026年2nm级制程代工价可能降至1.5万美元/片以下,这将直接降低AI芯片、高端手机SoC的制造成本,最终惠及消费者。论坛用户的评论道出行业心声:"只有充分竞争,才不会出现一家独大导致的价格垄断。"
对终端产品而言,性能跃升将催生新应用。搭载18A制程的Panther Lake处理器,能让轻薄本流畅运行4K级AI绘图;台积电N2制程的手机芯片,可支持智能手机实现全天续航与实时AR渲染。在数据中心领域,英特尔288核的Clearwater Forest服务器芯片将于2026年上半年推出,配合18A制程的能效优势,能将AI训练速度提升30%以上。
对中国半导体产业而言,这场竞赛既是挑战也是机遇。国际巨头的技术路线为我们提供了参考,而GAA器件的突破让中国有机会在下一代制程中实现"换道超车"。目前,国内已启动"先进制程协同攻关计划",整合中科院、中芯国际、华为海思等机构的资源,聚焦GAA架构、背面供电等核心技术,目标在2030年前实现2nm级制程的自主量产。
五、技术终局:谁能定义"后摩尔时代"?
从10nm到7nm,再到如今的2nm级,半导体产业沿着摩尔定律已走到物理极限。英特尔18A与台积电N2的较量,或许是传统硅基制程的"巅峰对决",而真正的终局在于谁能定义"后摩尔时代"的技术方向。
英特尔显然不想止步于18A。其已公布14A制程路线图,计划2028年投产,目标将晶体管密度再提升50%,同时探索碳纳米管、量子点等新型材料。台积电则押注"先进封装",通过CoWoS、InFO等技术,将不同制程的芯片异构集成,实现"系统级性能跃升",这种"More than Moore"路线已在苹果M系列芯片上得到验证。
中国团队的探索更具特色。除了GAA器件的优化,清华大学研发的忆阻器芯片能效比传统ASIC系统高97%,复旦大学的二维材料闪存突破了存储密度极限,这些非硅基技术的突破,可能让中国在"后摩尔时代"占据独特优势。正如中科院微电子所张青竹研究员所言:"我们不必完全复刻国际路线,在新型器件和架构上找到突破口,更有可能实现弯道超车。"
这场跨越国界的技术竞赛,最终的赢家将是整个科技行业。英特尔的18A制程证明了技术创新的价值,台积电的N2制程坚守了成本与性能的平衡,而中国的突破则让全球半导体生态更加多元。当2nm级制程在2026年全面落地,AI终端、智能汽车、元宇宙等场景将迎来爆发式增长——这正是技术竞争带给世界的馈赠。
从亚利桑那的晶圆厂到北京的实验室,每一台光刻机的启动,每一次器件性能的突破,都在推动人类社会向更智能的未来迈进。这场没有硝烟的战争,没有永恒的王者,只有不断向前的科技脚步。
来源:智能学院