遲來的英特爾10nm工藝，憑啥說比臺積電/三星強？

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昨天，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、制造方面最權威的專家團，閉關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、運營與銷售集團總裁 Stacy Smith 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著。不過，節(jié)點在進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”，表示該技術讓英特爾能夠加速推進密度的提升，借助節(jié)點內(nèi)優(yōu)化，產(chǎn)品功能每年都可實現(xiàn)增強。具體優(yōu)勢可以見下圖：

超微縮技術的使用，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。其它的 10nm 制程工藝，僅相當于英特爾 14nm 工藝制程的芯片密度。

Stacy Smith 認為英特爾在 14nm 制程工藝上保持著大約三年的領先性。

（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先。這些友商又是誰呢？英特爾在活動上說：擁有領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)務實力，2016 年全球晶圓代工收入為 530 億美元，其中高端技術（28/20/16/14nm）代工收入 2016 年達到 230 億美元。英特爾將致力 22/14/10nm 工藝節(jié)點的晶圓代工，發(fā)力高端市場。

最后，大戲登場——10nm 晶圓。

英特爾高級院士、技術與制造事業(yè)部制程架構與集成總監(jiān) Mark Bohr 負責介紹了相關細節(jié)。

一開始就表示，英特爾是首家做到 22nm FinFET 的公司，比競爭友商至少領先三年。

Mark Bohr 說，14nm 到 10nm 所花費的時間超過兩年，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。

Mark Bohr 介紹了 14nm 超微縮相對于 22nm 超微縮的領先性，同時也介紹了 10nm 相對于 14nm 超微縮的技術差異。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發(fā)布會一樣的友商對比圖。如下：

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遲到英特爾為啥還這么自信？

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

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 iPhone 6s 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。

這就相當尷尬了……

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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 Mark Bohr 用半導體行業(yè)權威刊物《IEEE Spectrum》的撰文作出回應。關于自家 10nm 工藝，他表示在技術、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化都更激進。

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“老實人”。

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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”，精確一點而言，就是金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）的閘極長度（Gate Length）。

更具體的原理如下：（經(jīng)過與非小編測試，下面一段話具有催眠作用，請謹慎閱讀。）

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，也是整個結構中最細微、復雜的關鍵，當閘極可以縮小，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，當閘極長度愈小，閘極下方電子通道愈窄，之間的轉換效率提升、能量的耗損也能降低，收減少耗電量之效，但當閘極太薄，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？

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

從 Linley Group 與 Techinsights 實際分析的結果，包含英特爾、臺積電與三星在 14/16 納米實際線寬其實都沒達到其所稱的制程數(shù)字，根據(jù)兩者的數(shù)據(jù)，臺積電 16 納米制程實際測量最小線寬是 33 納米，16 納米 FinFET Plus 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 納米制程在兩家機構測量結果分別為 20 納米跟 24 納米。

英特爾：納尼？

調(diào)研 The Linley Group 創(chuàng)辦人暨首席分析師 Linley Gwennap，在 2016 年 3 月接受半導體專業(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)點的測量標準是看閘極長度，但在行銷的努力下，節(jié)點名稱不再與實際閘極長度相符合，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 認為，臺積電與三星目前的制程節(jié)點仍落后于英特爾，以三星而言，14 納米制程稱作 17 納米會較佳，而臺積電 16 制程其實差不多是 19 納米。

但美國知名財經(jīng)博客 The Motley Fool 技術專欄作家 Ashraf Eassa 從電子顯微鏡圖來看，認為英特爾、三星甚至臺積電在三者 14/16 納米制程差距或許不大。Ashraf Eassa 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 Ashraf Eassa 用臺積電宣稱 16 納米 FinFET Plus 能比三星最佳的 14 納米技術在相同功率下，效能能比三星提升 10% 來推測，臺積電 16 納米 FinFET Plus 的晶體管結構應與三星相差不遠，甚至鰭片（fin）會更加細長。

當然，我們并不能說“線寬”就是技術實力，背后還要考慮很多因素。

不過專業(yè)人士認為，英特爾的 10nm 的確要厲害一點。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 技術賺很多錢了，英特爾現(xiàn)在來“搶錢”還來得及不？

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