探秘英特尔18A工厂

英特尔前首席执行官帕特·基辛格在2021年重返公司后，迅速抛出一项极具野心的计划：要将英特尔从传统的芯片制造商转型为合同半导体制造领域的巨头。时光流转，四年过去，基辛格虽已离任，但他的宏伟蓝图仍在稳步推进。

今年初夏，位于亚利桑那州钱德勒市奥科蒂洛制造工厂内，两座全新的尖端晶圆厂悄然启动了生产，其中Fab52更是聚焦了众多目光，因为这里正基于英特尔全新的18A工艺节点开展芯片的大规模生产。

踏入Fab52，首先感受到的是其严苛的进入流程。这座于2021年底动工建设的工厂，规模宏大，使用了60万立方米混凝土和11万吨钢材。要进入工厂核心区域，工作人员必须穿上特制的“兔子服”无尘室套装，这种看似笨拙的装备，却是维持工厂超洁净运行环境的关键。在这里，每立方英尺空气中的颗粒数始终控制在少于10个，而医院手术室同一空间的颗粒数可能超过10万，足见其洁净程度之高。

穿过2011年建成的Fab42进入厂区，淡琥珀色的灯光营造出类似暗室的氛围，这是为了最小化蓝光对光刻工艺的干扰。头顶上，形似爪子的推车在轨道上忙碌地穿梭，它们承担着在占地100万平方英尺园区内各建筑间运送晶圆和其他设备的重任。2100辆这样的推车在长达30英里的轨道上循环行驶，每辆每天的行驶里程超过90英里。

进入Fab52内部，光线明显变得柔和。随着光刻技术的不断进步，这里的设备对环境的要求虽不像以往那般严苛，但现代芯片制造的复杂性和庞大规模却令人惊叹。工厂的核心区域摆放着一系列荷兰ASML公司的极紫外（EUV）光刻机，这些设备堪称芯片制造的“巨无霸”。其体积大约相当于一辆城市巴士，一直延伸到楼下的地板。在工作时，激光使熔融锡滴汽化形成等离子体，发出极紫外光谱的光，再通过一系列复杂的镜子，将特征精准地印在覆盖有光刻胶的晶圆上。不过，整个过程都在设备内部完成，外界无法直接观察到。

基辛格的这一计划，旨在不仅扩大英特尔在美国的制造能力，更要重获技术优势，使英特尔成为仅次于台积电的领先晶圆代工厂。当初该计划公布时，质疑声此起彼伏。毕竟，当时英特尔的7纳米制造工艺遭遇严重延迟，10纳米工艺技术也才刚刚推向市场。而此时，苹果已基于台积电的5纳米工艺节点发布了首款M系列芯片。即便英特尔后来将10纳米和7纳米技术重新命名为英特尔7和英特尔4，以更好地体现其制造能力，但与台积电等竞争对手相比，差距依然明显。到2024年，英特尔甚至将大部分客户端计算产品线外包给了台积电。

然而，形势在英特尔开始加大18A工艺生产力度后出现了转机。从2026年开始，Fab52将为英特尔的下一代CPU和系统级芯片提供强大动力。18A工艺是一个2纳米级工艺节点，这里的“A”指的是埃，1纳米等于10埃，但芯片上并没有实际尺寸为18埃的部件。

在上周亚利桑那州举行的英特尔技术之旅上，英特尔宣称其基于18A工艺的晶体管技术是世界上最先进的半导体节点。这一工艺是英特尔首个采用全环绕栅极（GAA）晶体管设计投入生产的工艺节点，英特尔将其命名为RibbonFET。在这种设计中，晶体管的栅极完全环绕源极，有效减少了功率泄漏，提高了晶体管密度。英特尔称，与旧的英特尔3工艺相比，新的晶体管设计使每瓦性能提高了15%。

不过，英特尔并非GAA技术的首创者。三星在其3纳米工艺节点中就已采用该技术，但由于良率不佳，并未得到广泛应用。台积电也计划在明年推出自己的2纳米工艺技术，AMD的MI450系列加速器将是首批使用该技术的产品之一。但英特尔的独特之处在于，它成功推出了采用背面供电技术的全新2纳米级部件，这一技术被称为PowerVIA。

通常在芯片制造过程中，巨大的光刻机在硅片上蚀刻出晶体管，信号和电源线布置在其上。随着晶体管密度的不断增加，高效布置这些线路变得愈发困难。而英特尔通过将电源供应转移到晶圆背面，为更高效的信号传输腾出了空间，更重要的是，提高了晶体管密度。据英特尔称，该技术使其芯片密度提高了30%。台积电预计要到明年晚些时候推出A16工艺技术时才会采用背面供电技术。

首批基于18A工艺的芯片计划在1月国际消费电子展（CES）后发布。首先是英特尔的Panther Lake客户端处理器，随后是当年的Clearwater Forest至强处理器。英特尔对这些产品寄予厚望，与上一代基于台积电3纳米工艺技术的Lunar Lake和Arrow Lake部件相比，英特尔预计Panther Lake的每瓦单线程性能将提高10%，Clearwater Forest的性能将比基于英特尔3工艺的Sierra Forest 6900E系列部件快约17%，同时功耗降低10%。

这些芯片对于英特尔夺回输给AMD和Arm的市场份额至关重要，同时也是英特尔晶圆代工业务的重要宣传点。该业务除了提供尖端硅技术外，还提供2.5D和3D先进封装服务。

然而，英特尔晶圆代工业务的发展并非一帆风顺。现在，寻找晶圆代工客户的重任落在了首席执行官陈立武肩上。今年春天，陈立武曾暗示，晶圆代工厂的未来将取决于14A工艺的成功。如果找不到客户，公司可能会放弃其晶圆代工野心。不过，情况随后出现了变化，美国政府以晶圆代工厂是国家安全关键资产为由，给予英特尔10%的份额，这或许会为英特尔晶圆代工业务带来新的转机。