PowerVia PDN
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这项技术,重塑芯片
半导体行业观察· 2025-11-10 01:12
文章核心观点 - 背面供电技术是CPU设计的重大飞跃,其通过将供电网络从芯片正面移至背面,解决了性能、散热和能效方面的根本性瓶颈,有望重塑行业并催生其他创新[2][5] 背面供电技术的原理与优势 - 传统CPU设计中,供电网络与数据I/O位于芯片同一侧,电源路由与逻辑信号竞争,导致电阻增加、电压下降,限制了芯片密度[2] - 背面供电技术将电源传输移至芯片背面,正面完全用于信号和晶体管,从而大幅减少性能与效率之间的权衡[3] - 该技术能降低IR压降(电压传输损耗),英特尔测试显示,在相同制程节点和电压下,时钟频率提升6%,电压降降低30%[4] - 散热得到改善:供电电路移至背面后,逻辑电路与集成散热器接触更佳,有助于简化散热并减少负载运行时电压尖峰的影响[4] - 更清洁的电源供应意味着更稳定的超频和降压,减少因瞬态尖峰导致的系统崩溃或降频,并带来更一致的散热性能[5] 行业进展与商业化时间表 - IMEC和台积电等公司已在实验室进行背面供电技术实验,但英特尔的PowerVia是首个面向商用芯片的实现方案[3] - 英特尔PowerVia技术原计划与20A制程节点一同推出,但该节点并非面向消费级平台[3] - 基于英特尔18A制程节点、搭载PowerVia技术的Panther Lake架构预计于2026年1月在笔记本电脑中发布[3] - 将于2026年底推出的Nova Lake桌面CPU可能会采用背面供电技术,但尚不清楚是否采用18A制程节点制造[3] - 即将推出的Arrow Lake桌面处理器升级版不会采用背面供电技术[3] 技术对行业未来的深远影响 - 背面供电技术与未来的堆叠技术完美契合,将CPU顶部从电源网络中解放出来,可实现真正的逻辑堆叠(如CPU核心层直接键合到AI加速器或集成GPU),而不仅仅是堆叠额外缓存[5] - 随着工艺节点缩小至物理极限(栅极长度以几十个原子衡量),制造成本大幅上升,行业在2020年代已难复现过去十年的巨大进步[5] - 未来性能提升将主要依靠背面供电等技术提高密度和效率,以及GAAFET、RibbonFET等新型晶体管设计[5] - 该技术是一项重新思考CPU内部电力传输物理极限的根本性进步,虽不如增加核心数量或新架构显眼,但对现代芯片设计意义重大[5]