英特爾10nm 晶圓比臺積電/三星強(qiáng)?遲到英特爾為啥還這么自信?

時間:2017-09-21

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:英特爾高級院士、技術(shù)與制造事業(yè)部制程架構(gòu)與集成總監(jiān)Mark Bohr負(fù)責(zé)介紹了相關(guān)細(xì)節(jié)。 一開始就表示,英特爾是首家做到22nm FinFET的公司,比競爭友商至少領(lǐng)先三年。

英特爾在北京舉辦“精尖制造日”活動,本次活動可謂云集了英特爾制程、制造方面最權(quán)威的專家團(tuán),閉關(guān)修煉的英特爾終于秀出了它的10nm工藝。并笑稱:“老虎不發(fā)威,你當(dāng)我是病貓?”

這個讓英特爾憋了許久的一招“絕技”到底有多牛叉?我們先回顧一下此次活動,英特爾給外界透露了哪些消息。

首先英特爾的執(zhí)行副總裁兼制造、運(yùn)營與銷售集團(tuán)總裁StacySmith表示,摩爾定律不會失效,且英特爾正在沿著該定律勤勤懇懇的向前推進(jìn)著。不過,節(jié)點(diǎn)在進(jìn)化的途中面臨著時間越來越長的困境。這個難題怎么破解呢?

此時英特爾秀了一下“超微縮技術(shù)”,表示該技術(shù)讓英特爾能夠加速推進(jìn)密度的提升,借助節(jié)點(diǎn)內(nèi)優(yōu)化,產(chǎn)品功能每年都可實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)。具體優(yōu)勢可以見下圖:

遲來的英特爾10nm工藝 憑啥說比臺積電/三星強(qiáng)?

超微縮技術(shù)的使用,英特爾的14nm制程工藝更加優(yōu)秀。雖然同為14nm,英特爾的芯片密度更高,性能更強(qiáng)。其它的10nm制程工藝,僅相當(dāng)于英特爾14nm工藝制程的芯片密度。

StacySmith認(rèn)為英特爾在14nm制程工藝上保持著大約三年的領(lǐng)先性。

(這句話咋這么耳熟呢?畢竟我們不止一次聽到英特爾自夸自己的制程工藝比友商領(lǐng)先。這些友商又是誰呢?英特爾在活動上說:擁有領(lǐng)先邏輯晶圓廠的公司數(shù)量已經(jīng)越來越少,眾多公司已經(jīng)被淘汰出局。目前在14-16nm節(jié)點(diǎn)只剩4家(英特爾、三星、臺積電、格芯),且僅有2家(英特爾、三星)有一體化的器件生產(chǎn)能力。)

隨后,英特爾秀了一下業(yè)務(wù)實(shí)力,2016年全球晶圓代工收入為530億美元,其中高端技術(shù)(28/20/16/14nm)代工收入2016年達(dá)到230億美元。英特爾將致力22/14/10nm工藝節(jié)點(diǎn)的晶圓代工,發(fā)力高端市場。

最后,大戲登場——10nm晶圓。

遲來的英特爾10nm工藝 憑啥說比臺積電/三星強(qiáng)?

英特爾高級院士、技術(shù)與制造事業(yè)部制程架構(gòu)與集成總監(jiān)MarkBohr負(fù)責(zé)介紹了相關(guān)細(xì)節(jié)。

一開始就表示,英特爾是首家做到22nmFinFET的公司,比競爭友商至少領(lǐng)先三年。

MarkBohr說,14nm到10nm所花費(fèi)的時間超過兩年,但密度提升非??捎^。晶體管密度每兩年提高約一倍,10nm每平方毫米晶體管數(shù)量超過1億個,而14nm每平方毫米晶體管數(shù)量只有不到4000萬個。

MarkBohr介紹了14nm超微縮相對于22nm超微縮的領(lǐng)先性,同時也介紹了10nm相對于14nm超微縮的技術(shù)差異。他說,22nm到14nm再到10nm,第三代FinFET晶體管有了極大的突破。10nm鰭片的高度較14nm提高25%,間距縮小25%,超強(qiáng)的微縮能力和全新特性將晶體管密度提升了2.7倍。

最后的最后,我們顯然會看到與手機(jī)發(fā)布會一樣的友商對比圖。如下:

遲到英特爾為啥還這么自信?

遲來的英特爾10nm工藝 憑啥說比臺積電/三星強(qiáng)?

雖說英特爾在會上表示自己是首家做到22nmFinFET的公司,且比友商技術(shù)至少領(lǐng)先三年。但好漢不提當(dāng)年勇,22nm之后的江湖卻又是另一場血雨腥風(fēng)。

2014年英特爾推出了14nm工藝,之后僅一年不到的時間,三星也推出了自家的14nm工藝,隨后臺積電也推出了其16nm工藝。2015年下半年發(fā)布的蘋果iPhone6s所搭載的A9處理器就分別采用了三星的14nm工藝和臺積電的16nm工藝。去年年底,三星和臺積電又相繼推出了自己的10nm工藝,這也比英特爾的10nm工藝早了將近一年的時間。

這就相當(dāng)尷尬了……

曾經(jīng)的江湖工藝排行第一把交椅的英特爾就這么涼了?顯然,它不會坐以待斃。

在大伙都在議論紛紛時,英特爾高級院士MarkBohr用半導(dǎo)體行業(yè)權(quán)威刊物《IEEESpectrum》的撰文作出回應(yīng)。關(guān)于自家10nm工藝,他表示在技術(shù)、成本方面都有巨大優(yōu)勢,10nm工藝的晶體管密度不但會超過現(xiàn)在的自家14nm,還會優(yōu)于其他公司的10nm,也就是集成度更高,柵極間距將從14nm工藝的70nm縮小到54nm,邏輯單元則縮小46%,這比以往任何一代工藝進(jìn)化都更激進(jìn)。

這段話背后的意思很明顯:友商在玩數(shù)字游戲!而我英特爾就是個“老實(shí)人”。

數(shù)字游戲

摩爾:集成電路所包含的晶體管每18個月就會翻一番。

摩爾應(yīng)該不會想到,自己的一句話成了一個定律且讓世界級廠商為追求更小的數(shù)字而瘋狂。

這個數(shù)字背后,指的是“線寬”,精確一點(diǎn)而言,就是金屬氧化物半導(dǎo)體場效電晶體(MOSFET)的閘極長度(GateLength)。

遲來的英特爾10nm工藝 憑啥說比臺積電/三星強(qiáng)?

更具體的原理如下:

場效電晶體用閘極來控制電流的通過與否,以代表0或1的數(shù)碼訊號,也是整個結(jié)構(gòu)中最細(xì)微、復(fù)雜的關(guān)鍵,當(dāng)閘極可以縮小,電晶體體積也能跟著縮小,一來切換速度得以提升,每個芯片能塞入更多電晶體或縮小芯片體積;再者,當(dāng)閘極長度愈小,閘極下方電子通道愈窄,之間的轉(zhuǎn)換效率提升、能量的耗損也能降低,收減少耗電量之效,但當(dāng)閘極太薄,源極與汲極距離愈靠近,電子也可能不小心偷溜過去產(chǎn)生漏電流,加以也有推動力不足的問題,這也是為何制程微縮難度愈來愈高;臺積、英特爾與三星群雄間爭的你死我活的原因。

不過我們把話題再拉到這場數(shù)字游戲中,英特爾說三星和臺積電灌水,那到底灌水沒灌水呢?

半導(dǎo)體芯片和系統(tǒng)還原工程與分析廠商ChipWorks、Techinsights與半導(dǎo)體分析廠商LinleyGroup都對臺積電、三星、英特爾16/14納米做過比較。

從LinleyGroup與Techinsights實(shí)際分析的結(jié)果,包含英特爾、臺積電與三星在14/16納米實(shí)際線寬其實(shí)都沒達(dá)到其所稱的制程數(shù)字,根據(jù)兩者的數(shù)據(jù),臺積電16納米制程實(shí)際測量最小線寬是33納米,16納米FinFETPlus線寬則為30納米,三星第一代14納米是30納米,14納米FinFET是20納米,英特爾14納米制程在兩家機(jī)構(gòu)測量結(jié)果分別為20納米跟24納米。

遲來的英特爾10nm工藝 憑啥說比臺積電/三星強(qiáng)?

遲來的英特爾10nm工藝 憑啥說比臺積電/三星強(qiáng)?

英特爾:納尼?

調(diào)研TheLinleyGroup創(chuàng)辦人暨首席分析師LinleyGwennap,在2016年3月接受半導(dǎo)體專業(yè)期刊EETimes采訪時,也透露了晶圓代工廠間制程的魔幻數(shù)字秘密,Gwennap指出,傳統(tǒng)表示制程節(jié)點(diǎn)的測量標(biāo)準(zhǔn)是看閘極長度,但在行銷的努力下,節(jié)點(diǎn)名稱不再與實(shí)際閘極長度相符合,不過,差距也不會太大,Gwennap即言,三星的14納米約略等于英特爾的20納米。Gwennap認(rèn)為,臺積電與三星目前的制程節(jié)點(diǎn)仍落后于英特爾,以三星而言,14納米制程稱作17納米會較佳,而臺積電16制程其實(shí)差不多是19納米。

遲來的英特爾10nm工藝 憑啥說比臺積電/三星強(qiáng)?

但美國知名財(cái)經(jīng)博客TheMotleyFool技術(shù)專欄作家AshrafEassa從電子顯微鏡圖來看,認(rèn)為英特爾、三星甚至臺積電在三者14/16納米制程差距或許不大。AshrafEassa對比英特爾14與22納米,以及三星14納米的電子顯微鏡圖,其指出,英特爾14納米側(cè)壁的斜率要比22納米垂直,根據(jù)官方的說法,這能使英特爾的散熱鰭片(fin)更高更瘦,以提升效能。

而三星14納米制程電子顯微鏡圖相較起來,和英特爾14納米制程還比較相近,加以AshrafEassa用臺積電宣稱16納米FinFETPlus能比三星最佳的14納米技術(shù)在相同功率下,效能能比三星提升10%來推測,臺積電16納米FinFETPlus的晶體管結(jié)構(gòu)應(yīng)與三星相差不遠(yuǎn),甚至鰭片(fin)會更加細(xì)長。

遲來的英特爾10nm工藝 憑啥說比臺積電/三星強(qiáng)?

當(dāng)然,我們并不能說“線寬”就是技術(shù)實(shí)力,背后還要考慮很多因素。

不過專業(yè)人士認(rèn)為,英特爾的10nm的確要厲害一點(diǎn)。不然憋了這么久,豈不是白忙活了。然而,臺積電三星已經(jīng)靠10nm技術(shù)賺很多錢了,英特爾現(xiàn)在來“搶錢”還來得及不?

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