【技术震撼发布】
在刚刚于旧金山举行的 2026 年 IEEE 国际电子器件会议(IEDM)上,英特尔晶圆代工(Intel Foundry Services)展示了全球首个 可商用化的堆叠式互补场效应晶体管(CFET) 测试芯片。该芯片采用 栅极长度 18nm 的 CFET 单元,在相同面积内集成了两倍于传统 FinFET 的晶体管数量,且动态功耗降低 30%,开关速度提升 22%。
英特尔 CEO 帕特·基辛格在主题演讲中难掩激动:“有人说摩尔定律已死,今天我们用 CFET 告诉世界:摩尔定律只是换了个姿势继续奔跑。”
【CFET 是什么?为何如此重要?】
过去十年,晶体管微缩依赖 FinFET(鳍式场效应晶体管)从 22nm 走到 3nm。但 FinFET 在 3nm 以下遭遇严重漏电和短沟道效应。业界公认的下一代方案是 CFET,其核心思想是:将原本平放在晶圆上的 NMOS(电子型)和 PMOS(空穴型)晶体管 垂直堆叠 起来。
传统 CMOS 电路需要两个并排的晶体管(一个 NMOS 一个 PMOS)才能构成一个反相器(最基本逻辑单元)。CFET 把这两个晶体管上下叠放,使反相器的占地面积直接减半。由此,逻辑门密度理论上可提升 2 倍。
英特尔的突破在于解决了三大工程难题:
- 外延生长:在底层 NMOS 上精确生长顶层 PMOS 的单晶硅层,缺陷密度控制在每平方厘米 0.1 个以下。
- 栅极对准:上下晶体管的栅极需要完美垂直对准,英特尔采用了自对准四重图案化(SAQP)技术,套刻误差小于 0.5nm。
- 散热:堆叠导致热量积聚,英特尔在每层之间嵌入了 2nm 厚的单层石墨烯导热层,可将热点温度降低 15°C。
【性能数据与量产路线图】
测试芯片在 0.7V 工作电压下的关键数据:
| 指标 | 英特尔 18A (FinFET) | 英特尔 CFET (14A 节点) | 改善幅度 |
|---|---|---|---|
| 晶体管密度 | 2.2 亿 / mm² | 4.5 亿 / mm² | +104% |
| 开关延迟 | 12 ps | 9.4 ps | -22% |
| 动态功耗 | 0.8 pJ/开关 | 0.56 pJ/开关 | -30% |
| 漏电流 | 10 pA/μm | 8 pA/μm | -20% |
量产时间表:
- 2027 年上半年:14A 节点风险试产(CFET 第一代)
- 2028 年:大规模量产,首发产品为 Intel Xeon 7 系列(代号“Diamond Rapids”)
- 2029 年:推出改进版 14A+,集成背面供电(BSPDN)
【竞争格局:英特尔能否翻盘?】
台积电此前曾表示 CFET 要到 2030 年 才能商用,其 2026 年的主力仍是 N2(2nm 纳米片晶体管)。三星则于 2025 年展示了 CFET 原型,但未给出量产时间。
英特尔的突然领先让华尔街分析师措手不及。摩根士丹利在报告中将英特尔目标价从 45 美元上调至 58 美元,理由是“如果 CFET 如期量产,英特尔代工业务将获得苹果、高通等大客户的订单”。
但也有质疑声:
- 成本问题:CFET 需要更多的光刻层数(约 120 层,对比 18A 的 85 层),晶圆成本预计高出 40%。英特尔能否在定价上保持竞争力?
- 良率爬坡:目前测试芯片的良率仅 35%,距离量产要求的 90% 以上还很远。英特尔历史上曾多次在新技术上“跳票”(如 10nm 推迟三年)。
【对中国半导体产业的影响】
由于美国出口管制,中国大陆的代工厂(中芯国际、华虹)目前仍停留在 14nm FinFET 水平。CFET 技术进一步拉大了差距。业内专家指出,即使不考虑设备禁运,国内在石墨烯导热层、自对准图案化等关键工艺上的积累几乎为零。
不过也有乐观观点:CFET 的高成本可能迫使英特尔将部分成熟制程订单外包给中芯国际,间接利好。