英特爾18A-P製程真的殺出重圍?Diamond Rapids如何讓資料中心效能暴增30%

半導體業界這幾年有個很尷尬的問題:摩爾定律是不是真的撞牆了?每次新製程發布,數字上的微縮越來越小,但實際用起來的效能提升,卻常常讓人無感。不過,英特爾在2026年6月「VLSI技術與電路研討會」上發表的那篇同儕審查論文,倒是給了一個讓人無法忽視的答案。

根據半導體研究機構The Futurum Group的最新報告,英特爾下一代資料中心伺服器處理器Diamond Rapids,將正式搭載intel 18A-P製程。這不是實驗室裡跑出來的漂亮曲線,而是在數千片晶圓、約六萬顆量產晶粒上實測出來的結果。說真的,當一家公司敢拿量產數據來談技術突破,而不是丟一堆模擬數字,這本身就已經說明了一些事情。

效能提升的真相:低電壓下的30%是怎麼來的?

先來看最關鍵的數字:在0.5V低電壓運作下,GAA-BSPD核心比同級FinFET核心的工作頻率提升了30%。這個數字背後的邏輯其實很直接——低電壓環境下,晶片設計百分之百被電晶體性能卡住,而英特爾的RibbonFET(環繞式閘極電晶體)加上PowerVia(背面供電)剛好打在痛點上。

RibbonFET讓閘極從四面環繞通道,臨界電壓可以更精細地調降;PowerVia則是把供電網路移到晶圓背面,IR drop電壓降大幅減少。兩者加起來,幾乎是一比一地把電晶體的增益直接轉換成核心頻率提升。這不是什麼神奇的物理突破,而是把兩個早就被討論多年的技術,真正在量產層級上磨合成功。

引用自英特爾於VLSI研討會發表的論文數據:「在0.5V低電壓運作下,相較於同級FinFET核心,GAA-BSPD核心在相同電壓下實現了高達30%的工作頻率提升。此數據基於intel 18A製程的首款產品Core Ultra 3系列(代號Panther Lake),在數千片晶圓與約6萬顆量產晶粒上實測得出。」

不過,話說回來,資料中心處理器不會只跑在低電壓。在高電壓下(0.95V和1.1V),GAA-BSPD的頻率提升幅度分別是7.5%與5.0%。這數字雖然沒有30%那麼驚人,但對資料中心那種全年無休的運作場景來說,每一分頻率提升都直接反映在吞吐量和能耗上。

四個關鍵槓桿:英特爾這次不是只靠一招

如果以為18A-P只有GAA加背面供電,那就太小看英特爾了。為了突破高電壓下的導線延遲限制,他們還搬出了四項設計槓桿,每一項都是在量產上已經驗證過的實戰工具:

  • PowerVia背面供電:動態電壓突降降低約十倍,換算下來可以提升5%到6%的頻率,或是省下超過15%的動態功耗。這已經在18A和18A-P上量產。
  • 額外兩層粗節距金屬層:在金屬棧頂部加入低電阻導線,減少RC延遲。1.1V下提升3%頻率,0.65V下提升2%,同時減少2%功耗。
  • 鍵合氧化層散熱:高功率運作下散熱效能提升約40%,這對維持持續頻率成長非常關鍵。
  • 功率提升(Power boost):利用PowerVia實現正面與背面直接接觸,加速電流進出,這是18A-P特有的強化技術。

這四項技術加在一起,形成了一個從供電、訊號傳輸到散熱的完整優化迴路。有趣的是,這些都不是什麼天馬行空的新發明,而是把原本分散在不同領域的技術,第一次在一個製程節點上全部兜起來。

Diamond Rapids的產品設計:不只是製程展示

技術最終還是要看產品。Diamond Rapids作為英特爾下一代伺服器處理器,有幾個設計特點值得注意。

首先,核心數量比前代Xeon 6多出50%。英特爾把先前Xeon 6+高效率核心累積的每瓦效能增益,全部灌到Diamond Rapids的效能核心上。這等於是在告訴市場:我們不再玩大小核的妥協遊戲,而是直接拉高天花板。

其次,記憶體頻寬直接翻倍,並且全面支援PCIe Gen 6。這很明顯是為了AI工作負載鋪路——大型語言模型和推論任務對頻寬的飢渴,已經不是前幾代架構能夠應付的。

再者,英特爾把I/O模組移到封裝中央,讓每個核心都擁有均勻的記憶體存取延遲。這個Scalable SOC架構設計,試圖解決AI和高效能運算中長期存在的頻寬與延遲瓶頸。簡單說,就是不要讓某個核心因為離I/O太遠而變成效能瓶頸。

從產業面來看,英特爾這次的技術布局有一個很深的意涵:他們不再只是追趕製程節點,而是開始定義「資料中心處理器的系統級架構」。GAA和背面供電的結合只是一個開端,後續釕金屬互連和3D垂直邏輯堆疊的導入,才是真正拉開與競爭者距離的關鍵。對資料中心營運商來說,2026年到2027年會是一個非常關鍵的評估期——你要押注在已經在量產上驗證過的技術路線,還是等待更遠期的理論突破?我想,多數人會選擇前者。
—《數位時代》資深編輯 林宏文

還沒結束:釕金屬與3D堆疊才是下一個戰場

英特爾在論文中也展示了減除法釕金屬互連搭配空氣間隙技術,能比傳統銅導線降低約35%的電容。釕金屬在極小間距下能維持電阻線性,解決了銅因晶界效應電阻飆升的老問題。此外,3D垂直邏輯堆疊的研發也正在進行中,讓訊號透過垂直短跳躍傳輸,取代冗長的平面佈線。

這兩個技術目前還在研發階段,但已經點出了未來的方向:當平面微縮越來越困難,往垂直方向發展幾乎是唯一解。FinFET經歷了四個世代才走到極限,GAA和背面供電的組合才剛剛開始,接下來的演進曲線值得觀察。

資料中心採購決策者的三個思考方向

如果你負責資料中心的硬體採購或架構規劃,這篇論文的數據至少給了你三個具體的評估維度:

  • 功耗與效能的取捨點:18A-P在低電壓下的30%頻率提升,代表在節能模式下可以換到非常可觀的運算密度提升。如果你的工作負載有很大一部分跑在低利用率時段,這會是一個明顯的優勢。
  • 高電壓場景的實際增益:5%到7.5%的高電壓頻率提升雖然不算爆炸性成長,但如果搭配記憶體頻寬翻倍和均勻延遲架構,整體系統效能的提升可能會被放大。
  • 技術路線的長期承諾:英特爾已經明確展示了從18A到18A-P的演進路徑,以及後續釕金屬和3D堆疊的規劃。這代表Diamond Rapids不是一個孤立的產品,而是一條可預期持續升級的技術路線。

當然,競爭對手不會坐以待斃。接下來的幾個季度,我們很可能會看到更多關於先進封裝和異質整合的技術發布。但至少到目前為止,英特爾在x86架構上把GAA和背面供電成功量產這件事,確實為資料中心市場畫出了一條新的效能標竿。

本文改寫整理自公開新聞來源,原始報導由科技新報發布。

常見問題 FAQ

英特爾18A-P製程的效能提升主要來自哪些技術?

主要來自RibbonFET環繞式閘極電晶體與PowerVia背面供電的組合,再加上額外金屬層、散熱優化和功率提升等四項輔助技術,在低電壓下可達30%頻率提升。

Diamond Rapids處理器何時會正式推出?

根據英特爾的產品藍圖,Diamond Rapids預計在2026年至2027年間陸續推出,實際上市時間取決於量產進度和客戶驗證時程,建議關注英特爾官方後續發布。

Diamond Rapids與前代Xeon 6的主要差異是什麼?

核心數增加50%、記憶體頻寬翻倍、全面支援PCIe Gen 6,並採用均勻記憶體延遲架構,同時製程從Intel 3升級至intel 18A-P,是架構與製程的雙重升級。

※ 此篇文章由 AI 改寫或生成,內容僅供參考,可能存在錯誤或不準確之處。