102
?
昨天，英特爾在北京舉辦“精尖制造日”活動(dòng)，本次活動(dòng)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(gè)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(dòng)，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(yíng)與銷售集團(tuán)總裁 Stacy Smith 表示，摩爾定律不會(huì)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(guò)，節(jié)點(diǎn)在進(jìn)化的途中面臨著時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)的困境。這個(gè)難題怎么破解呢？
此時(shí)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(shì)可以見(jiàn)下圖：
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。
Stacy Smith 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(tīng)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(shuí)呢？英特爾在活動(dòng)上說(shuō)：擁有領(lǐng)先邏輯晶圓廠的公司數(shù)量已經(jīng)越來(lái)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(tái)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(chǎng)。
最后，大戲登場(chǎng)——10nm 晶圓。
英特爾高級(jí)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(kāi)始就表示，英特爾是首家做到 22nm FinFET 的公司，比競(jìng)爭(zhēng)友商至少領(lǐng)先三年。
Mark Bohr 說(shuō)，14nm 到 10nm 所花費(fèi)的時(shí)間超過(guò)兩年，但密度提升非?？捎^。晶體管密度每?jī)赡晏岣呒s一倍，10nm 每平方毫米晶體管數(shù)量超過(guò) 1 億個(gè)，而 14nm 每平方毫米晶體管數(shù)量只有不到 4000 萬(wàn)個(gè)。
Mark Bohr 介紹了 14nm 超微縮相對(duì)于 22nm 超微縮的領(lǐng)先性，同時(shí)也介紹了 10nm 相對(duì)于 14nm 超微縮的技術(shù)差異。他說(shuō)，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(huì)看到與手機(jī)發(fā)布會(huì)一樣的友商對(duì)比圖。如下：
?
遲到英特爾為啥還這么自信？
雖說(shuō)英特爾在會(huì)上表示自己是首家做到 22nm FinFET 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(chǎng)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(shí)間，三星也推出了自家的 14nm 工藝，隨后臺(tái)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(tái)積電的 16nm 工藝。去年年底，三星和臺(tái)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(shí)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(huì)坐以待斃。
在大伙都在議論紛紛時(shí)，英特爾高級(jí)院士 Mark Bohr 用半導(dǎo)體行業(yè)權(quán)威刊物《IEEE Spectrum》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(shì)，10nm 工藝的晶體管密度不但會(huì)超過(guò)現(xiàn)在的自家 14nm，還會(huì)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?jiǎng)t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(gè)“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(gè)月就會(huì)翻一番。
摩爾應(yīng)該不會(huì)想到，自己的一句話成了一個(gè)定律且讓世界級(jí)廠商為追求更小的數(shù)字而瘋狂。
這個(gè)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(chǎng)效電晶體（MOSFET）的閘極長(zhǎng)度（Gate Length）。
更具體的原理如下：（經(jīng)過(guò)與非小編測(cè)試，下面一段話具有催眠作用，請(qǐng)謹(jǐn)慎閱讀。）
場(chǎng)效電晶體用閘極來(lái)控制電流的通過(guò)與否，以代表 0 或 1 的數(shù)碼訊號(hào)，也是整個(gè)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(lái)切換速度得以提升，每個(gè)芯片能塞入更多電晶體或縮小芯片體積；再者，當(dāng)閘極長(zhǎng)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(guò)去產(chǎn)生漏電流，加以也有推動(dòng)力不足的問(wèn)題，這也是為何制程微縮難度愈來(lái)愈高；臺(tái)積、英特爾與三星群雄間爭(zhēng)的你死我活的原因。
不過(guò)我們把話題再拉到這場(chǎng)數(shù)字游戲中，英特爾說(shuō)三星和臺(tái)積電灌水，那到底灌水沒(méi)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 Linley Group 都對(duì)臺(tái)積電、三星、英特爾 16/14 納米做過(guò)比較。
從 Linley Group 與 Techinsights 實(shí)際分析的結(jié)果，包含英特爾、臺(tái)積電與三星在 14/16 納米實(shí)際線寬其實(shí)都沒(méi)達(dá)到其所稱的制程數(shù)字，根據(jù)兩者的數(shù)據(jù)，臺(tái)積電 16 納米制程實(shí)際測(cè)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(jī)構(gòu)測(cè)量結(jié)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(dǎo)體專業(yè)期刊 EETimes 采訪時(shí)，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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)是看閘極長(zhǎng)度，但在行銷的努力下，節(jié)點(diǎn)名稱不再與實(shí)際閘極長(zhǎng)度相符合，不過(guò)，差距也不會(huì)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(tái)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(huì)較佳，而臺(tái)積電 16 制程其實(shí)差不多是 19 納米。
但美國(guó)知名財(cái)經(jīng)博客 The Motley Fool 技術(shù)專欄作家 Ashraf Eassa 從電子顯微鏡圖來(lái)看，認(rèn)為英特爾、三星甚至臺(tái)積電在三者 14/16 納米制程差距或許不大。Ashraf Eassa 對(duì)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(shuō)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(lái)，和英特爾 14 納米制程還比較相近，加以 Ashraf Eassa 用臺(tái)積電宣稱 16 納米 FinFET Plus 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(lái)推測(cè)，臺(tái)積電 16 納米 FinFET Plus 的晶體管結(jié)構(gòu)應(yīng)與三星相差不遠(yuǎn)，甚至鰭片（fin）會(huì)更加細(xì)長(zhǎng)。
當(dāng)然，我們并不能說(shuō)“線寬”就是技術(shù)實(shí)力，背后還要考慮很多因素。
不過(guò)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(tái)積電三星已經(jīng)靠 10nm 技術(shù)賺很多錢了，英特爾現(xiàn)在來(lái)“搶錢”還來(lái)得及不？
更多文章，歡迎訪問(wèn)《與非網(wǎng)英特爾專欄》。
與非網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！
