RibbonFET dan PowerVia bergabung untuk menciptakan era baru bagi chip Intel 18A

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

Karena persaingan dalam industri semikonduktor menjadi semakin ketat, Intel telah menunjukkan tekadnya untuk mendapatkan kembali kepemimpinan teknologinya dengan teknologi proses Intel 18A terbarunya. Proses canggih ini, yang diharapkan akan diproduksi massal pada tahun 2025, tidak hanya menjadi puncak dari rencana "Lima Node Proses dalam Empat Tahun" Intel, tetapi juga membuka babak baru untuk kinerja chip, kepadatan, dan efisiensi energi melalui dua sorotan teknis utama: transistor gerbang yang dikelilingi sepenuhnya RibbonFET dan teknologi catu daya sisi belakang PowerVia. Bagaimana kedua "pedang tajam" ini bekerja sama untuk menjadikan Intel 18A sebagai fokus industri? Yuk kita cari tahu!

RibbonFET: Evolusi Transistor “Full Surround”

Transistor adalah jiwanya chip semikonduktor. Karena teknologi proses terus menyusut, arsitektur FinFET (fin field-effect transistor) tradisional secara bertahap mendekati batas fisiknya. Masalah seperti peningkatan kebocoran, kesulitan dalam pembuangan panas, dan kontrol arus yang buruk telah mendorong industri untuk mencari terobosan dalam teknologi transistor generasi berikutnya. Transistor Gate-All-Around (GAA) RibbonFET Intel adalah jawaban untuk revolusi teknologi ini dan dapat dianggap sebagai lompatan maju yang besar dalam arsitektur transistor.

Prinsip dan keuntungan teknis

Desain inti RibbonFET adalah mengembangkan gerbang dari tiga sisi FinFET untuk sepenuhnya menutupi saluran transistor berbentuk pita, membentuk struktur "lingkungan penuh" tiga dimensi. Desain ini sangat meningkatkan kemampuan gerbang untuk mengendalikan arus dalam saluran, membuat aliran arus lebih stabil dan tepat. Secara khusus, keuntungan RibbonFET meliputi hal berikut:

1. Mengurangi kebocoran dan meningkatkan efisiensi energi

   
   

   Dalam FinFET tradisional, seiring mengecilnya ukuran transistor, kebocoran arus menjadi semakin serius, menyebabkan peningkatan konsumsi daya dan tekanan pembuangan panas. RibbonFET menggunakan gerbang yang mengelilingi sepenuhnya untuk "mengunci" arus dalam saluran dengan kuat, sehingga sangat mengurangi kebocoran. Menurut pengujian Intel, teknologi ini dapat beroperasi pada tegangan yang lebih rendah (misalnya, serendah tegangan ambang batas 0,3V), mencapai kinerja per watt yang lebih tinggi, yang memiliki efek penghematan daya yang signifikan untuk perangkat yang perlu beroperasi dalam jangka waktu lama (seperti laptop atau server).

2. Kecepatan peralihan lebih cepat, kinerja eksplosif

   
   

   Struktur pembungkus penuh memungkinkan gerbang mengendalikan arus secara lebih tepat, sehingga meningkatkan kecepatan peralihan transistor. Baik dalam lingkungan tegangan tinggi atau tegangan rendah, RibbonFET dapat menyediakan arus penggerak yang lebih kuat, yang berarti prosesor dapat menyelesaikan tugas komputasi dengan lebih cepat. Ini merupakan nilai tambah besar untuk PC AI atau komputasi kinerja tinggi (HPC).

3. Hemat ruang dan fleksibilitas desain

   
   

   RibbonFET menggunakan saluran strip yang ditumpuk secara vertikal, yang dapat memuat lebih banyak transistor di area yang lebih kecil dan mencapai kepadatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan penumpukan horizontal FinFET. Yang lebih menakjubkan adalah lebar saluran dapat disesuaikan menurut kebutuhan aplikasi, misalnya, lebih sempit untuk perangkat berdaya rendah dan lebih lebar untuk chip berkinerja tinggi. Desain fleksibel ini memungkinkan RibbonFET beradaptasi dengan berbagai skenario dari ponsel hingga server.

Bukti batas teknologi

Pada IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) di akhir tahun 2024, Intel menunjukkan skalabilitas RibbonFET yang ekstrem: panjang gerbang hanya 6 nanometer dan ketebalan saluran dikompresi menjadi 1,7 nanometer. Dengan ukuran sekecil itu, RibbonFET tetap mempertahankan kontrol efek saluran pendek dan kinerja terdepan di industri, membuktikan potensinya untuk miniaturisasi. Terobosan teknologi ini tidak hanya melanjutkan Hukum Moore, tetapi juga membuka kemungkinan baru untuk desain chip masa depan. Bagi para gamer, ini berarti CPU atau GPU masa depan tidak hanya akan berjalan lebih cepat, tetapi juga menggunakan lebih sedikit daya, dan masalah pembuangan panas tidak akan begitu mengganggu.

PowerVia: Sebuah revolusi dalam pasokan daya dari "pizza" menjadi "sandwich"

Jika RibbonFET merupakan evolusi transistor, maka teknologi catu daya belakang PowerVia merupakan inovasi utama Intel lainnya dalam proses pembuatan chip. Keripik tradisional seperti membuat pizza, dengan semua komponen—transistor, kabel sinyal, dan kabel listrik—dijepit di bagian depan. Saat transistor menjadi semakin kecil, kabelnya pun menjadi semakin padat, yang mengakibatkan gangguan sinyal tak berujung dan masalah kemacetan pasokan daya. PowerVia sepenuhnya membalik logika ini, membuatnya seperti sandwich, memindahkan kabel listrik ke bagian belakang chip dan membiarkan bagian depan fokus pada transmisi sinyal.

Prinsip dan keuntungan teknis

Konsep inti PowerVia adalah memisahkan catu daya dari sinyal. Metode spesifiknya adalah pertama-tama membuat transistor dan lapisan interkoneksi, kemudian membalik wafer, memoles sisi belakang untuk memperlihatkan struktur catu daya yang mendasarinya, dan menanamkan nano-silikon through-vias (nano-TSV) untuk menghubungkan kabel listrik. Desain "catu daya cadangan" ini memberikan banyak manfaat:

1. Pasokan daya langsung, mengurangi konsumsi daya dan gangguan

   
   

   Catu daya positif tradisional memiliki sirkuit yang kompleks, dan arus harus menempuh jalur memutar yang panjang untuk mencapai transistor, yang dengan mudah menyebabkan penurunan tegangan (penurunan IR) dan gangguan sinyal. PowerVia membuat jalur catu daya sangat langsung, dari sisi belakang langsung ke transistor, sehingga mengurangi resistansi dan gangguan. Pengujian Intel menunjukkan bahwa teknologi ini dapat mengurangi tegangan platform hingga 30%, secara efektif meningkatkan efisiensi pasokan daya sekaligus mengurangi konsumsi daya, yang sangat penting untuk server atau chip AI yang memerlukan operasi stabil.

2. Tingkat pemanfaatan ruang meningkat drastis, meningkatkan kepadatan

   
   

   Dengan memindahkan kabel listrik ke belakang, ruang di bagian depan menjadi lebih lapang, kabel sinyal dapat ditata lebih tebal dan halus, dan pemanfaatan sel standar di dalam chip melebihi 90%. Artinya lebih banyak transistor dapat dikemas dalam area yang sama, sehingga sangat meningkatkan kepadatannya. Dibandingkan dengan proses tradisional, ini seperti membersihkan ruang tamu yang awalnya penuh dengan kekacauan, sehingga Anda memiliki lebih banyak ruang untuk beraktivitas.

3. Peningkatan frekuensi, kinerja ke tingkat berikutnya

   
   

   PowerVia memberikan peningkatan frekuensi sebesar 6% karena peningkatan efisiensi daya dan integritas sinyal yang ditingkatkan. Bagi pengguna umum, ini berarti prosesor dapat berjalan lebih cepat dan lebih responsif; untuk komputasi berperforma tinggi, artinya keluaran daya komputasi lebih kuat. Peningkatan kinerja ini juga dapat dikombinasikan dengan karakteristik peralihan cepat RibbonFET untuk membentuk pelengkap yang sempurna.

Implementasi terdepan di industri

Intel pertama kali menerapkan teknologi PowerVia pada chip uji tingkat produk pada awal tahun 2023, dan kini telah diterapkan secara lebih lengkap pada Intel 18A. Sebagai perbandingan, TSMC tidak berencana untuk memperkenalkan catu daya sisi belakang hingga tahun 2026 atau 2027 dengan proses A16-nya, sementara Samsung berencana untuk menerapkan teknologi serupa dalam proses SF2P-nya pada tahun 2026. Penerapan awal Intel telah memungkinkannya untuk memimpin para pesaingnya di bidang catu daya sisi belakang setidaknya satu hingga dua tahun, yang menunjukkan kemampuan teknologinya yang tangguh.

Intel 18A: Performa, kepadatan, dan efisiensi energi menang tiga kali

Dengan dukungan dua teknologi utama, RibbonFET dan PowerVia, kinerja Intel 18A dapat dikatakan maksimal. Menurut data resmi, dibandingkan dengan proses Intel 3, kinerja per watt 18A ditingkatkan sebesar 15% dan kepadatan chip meningkat sebesar 30%. Artinya, prosesor masa depan dapat menjejalkan lebih banyak transistor ke dalam area yang lebih kecil sambil beroperasi lebih cepat dan menggunakan lebih sedikit daya, sehingga tercapai situasi yang saling menguntungkan dalam hal performa, kepadatan, dan efisiensi energi.

Dalam penerapan sebenarnya, Intel telah menggunakan teknologi ini dalam produknya sendiri. Sampel dari dua prosesor, Panther Lake untuk PC AI dan Clearwater Forest untuk server, telah dikirim dan berhasil di-boot dan menjalankan sistem operasi. Produksi massal diharapkan pada tahun 2025. Kinerja memori DDR Panther Lake mencapai frekuensi target, dan Clearwater Forest dipadukan dengan teknologi pengemasan Foveros Direct 3D untuk menjadi solusi kepadatan tinggi dan kinerja tinggi pertama di industri. Pencapaian ini tidak hanya membuat produk Intel sendiri lebih kompetitif, tetapi juga menarik perhatian pelanggan eksternal.

Selangkah lebih maju dari TSMC? Kunci ekosistem dan jadwal produksi massal

Jika bicara soal persaingan, kita harus membandingkannya dengan TSMC. Proses N2 milik TSMC diperkirakan akan mulai diproduksi massal pada akhir tahun 2025, dan batch pertama produk tersebut tidak akan tersedia hingga tahun 2026. Proses 18A milik Intel kemungkinan akan mulai diproduksi massal paling cepat pada paruh pertama tahun 2025, lebih cepat hampir satu tahun. Perbedaan waktu ini merupakan keuntungan besar bagi Intel, terutama pada saat permintaan untuk pasar PC dan server AI sedang meledak, mampu merebut posisi pertama benar-benar menjadi kunci kesuksesan.

Selain itu, Intel juga aktif membangun dukungan ekosistem. Produsen EDA besar seperti Cadence dan Synopsys telah mulai mendukung kit desain Intel 18A (PDK 1.0). Lebih dari 35 mitra mencakup bidang desain, cloud, serta kedirgantaraan dan pertahanan, yang memungkinkan pelanggan bertransisi dengan lancar ke proses baru. Sebagai perbandingan, meskipun TSMC telah kokoh memegang posisi terdepan dalam pangsa pasar, serangan habis-habisan Intel terhadap teknologi dan ekosistem memang telah menunjukkan ambisinya yang tidak dapat diremehkan.

Kesimpulan: Kembalinya Intel?

Dari pengendalian arus yang tepat dan desain kepadatan tinggi RibbonFET hingga inovasi catu daya dan optimalisasi ruang PowerVia, Intel 18A bukan sekadar terobosan teknologi, tetapi juga harapan Intel untuk menghidupkan kembali bisnis pengecorannya. Kombinasi kedua pedang hebat ini telah membawa kinerja chip dan efisiensi energi ke tingkat baru, dan juga menandai tonggak baru bagi Intel dalam industri semikonduktor. Meskipun Intel telah mengalami banyak kemunduran dalam bisnis pengecorannya dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan 18A memberi orang harapan akan adanya perubahan haluan. Jika Panther Lake dan Clearwater Forest berhasil diproduksi massal pada tahun 2025, dikombinasikan dengan pelanggan potensial seperti Broadcom dan bahkan NVIDIA yang dikabarkan, Intel mungkin dapat mengandalkan pertarungan ini untuk kembali ke tahta hegemoni teknologi.

Bagi penggemar teknologi Taiwan, kebangkitan Intel 18A bukan sekadar pertunjukan teknologi, tetapi bisa jadi merupakan awal dari perombakan pasar PC dan server di masa mendatang. Apakah Anda siap untuk revolusi chip baru ini?