英特尔的技术 该向前一步了
小刀马
众所周知，目前是全球半导体的低谷期。而半导体行业的低迷和业绩下滑，一度被业界批评“指责”的英特尔最近也开始有所动作了。据悉，在英特尔近日召开的 2019 年度投资者会议上，英特尔透露了许多关于未来计划的信息。此外，该公司首席工程官 Murthy Reduchintala 展示了即将推出的处理器的诸多技术细节，其中就包括即将推出的10nm制程工艺、并且首次分享了7nm工艺的细节。种种迹象也表明，英特尔正在逐步消除10nm给其带来的困扰，或许量产真的快来了？
10nm架构，英特尔终于要来了吗？
虽然竞争对手已经领先一步地推出了自己的7nm制程工艺产品，而英特尔一度非常尴尬地连10nm制程工艺都没有完全搞定。这不能不说是一件令英特尔“丢脸”的事情。如今，英特尔终于要彻底“放出”10nm制程工艺的产品了？据悉，英特尔的10nm Ice Lake系列产品将于今年 6 月份开始出货。如果顺利的话，PC OEM 厂商们也可以考虑布局自己的终端产品了，而以前因为英特尔迟迟不能供货，让PC厂商的业绩都出现了一定的影响。
如今，英特尔承诺10nm Ice Lake芯片可带来三倍的无线速率、两倍的视频编码与图形处理速度、以及 2.5~3 倍于上一代产品的AI性能。此外，英特尔还表示，将在2019-2020年间，该公司将计划提出其它基于10nm制程的产品，包括客户端/服务器处理器、新款FPGA、以及通用型GPU等。值得注意的是，英特尔Xe系列的通用型GPU架构，预计面向数据中心/人工智能/高性能计算任务的该系列产品，将于2021年面世。
众所周知，在制程工艺方面，英特尔近年来一直被台积电和三星“压制”，从14nm到10nm制程的变化，英特尔走得坎坎坷坷，一直不顺。而台积电更是直接跨越了10nm，率先进入到7nm制程模式。在10nm制程工艺方面，英特尔一直找不到一个很好的解决问题的办法。一度时间，市场都认为英特尔在制程工艺方面已经“不行了”，摩尔定律的“失效”也被认为是英特尔走下“神坛”的开始。
当然，英特尔还是表现得很“顽固”，不愿意舍弃自己的14nm工艺。事实上，因为在10nm工艺方面一直存在着一些“瑕疵”而不能被很好地解决，因此14nm工艺对于英特尔来说自然是难以轻言放弃的。英特尔也表示，未来还不会放弃14nm工艺，还会继续扩张14nm产能以保证市场需求。而对于10nm工艺方面，今年会推出客户端产品，2020年上半年则会推出服务器版10nm产品。至于7nm 方面，自然又得靠后了。
台积电为何能走到7nm工艺的前面？
一度时间，台积电董事长刘德音在致股东报告书中表示，台积电先进制程7nm领先对手至少一年。台积电也是第一个商用极紫外光(EUV)微影制程技术的厂家。此外，其5nm制程技术开发正在进行中。甚至3nm技术也进入全面开发阶段。台积电量产7nm工艺比对手都快，如今已经有了苹果A12、华为麒麟980等使用7nm工艺的产品。不过第一代工艺没有使用EUV光刻机，所以台积电在7nm工艺上还有提升空间。
台积电采用第二代工艺的7nm工艺处理器，相比上一代拥有更先进的技术。另外该芯片的主要成分是还使用了EUV光刻技术，其性能和功耗将与目前的7nm工艺相比有所提升，EUV使用光来蚀刻硅上晶体管和其他元件的布局，依现在的芯片组来说，在单个芯片中拥有数十亿个晶体管，运用了EUV光刻这项新技术，可将芯片中的晶体管密度再提高20%，从而使元件更强大，能耗更低。如今，苹果、高通、华为、赛灵思等7nm芯片都是由台积电来生产的。
有意思的是，虽然台积电的7nm工艺已经量产，不过，对于技术的追逐一直是其努力的方向。不久前，台积电官方宣布了6nm工艺节点。台积电现在的7nm工艺有两个版本，第一代7nm采用传统DUV光刻技术，第二代7nm+则是首次加入EUV极紫外光刻，已进入试产阶段，预计下一代苹果A、华为麒麟都会用。而台积电的6nm工艺也有EUV极紫外光刻技术，相比7nm+增加了一个极紫外光刻层，同时相比7nm可将晶体管密度提升18％。台积电6nm预计2020年第一季度试产，再往后的5nm工艺也已经开始试产，号称相比于第一代7nm晶体管密度提升45％，可带来15％的性能提升或20％的功耗下降。
不甘落后的三星也在努力
除了台积电之外，三星也表示，其已经成功完成5nm EUV开发。三星电子称，其5nm FinFET工艺技术的开发已经完成，现在可以为客户提供样品。支持极紫外EUV的工艺。与7nm相比，三星的5nm FinFET工艺技术将逻辑区域效率提高了25%，功耗降低了20%，性能提高了10%，从而能够拥有更多创新的标准单元架构。
三星代工厂基于EUV的工艺技术目前正在韩国华城的S3生产线上生产。此外，三星将把其EUV产能扩大到华城的新EUV生产线，该生产线预计将在2019年下半年完成，并从明年开始增产。近日，三星电子放了狠话，将在未来10年内（至2030年）投资133兆韩元（约合1150亿美元），以在逻辑芯片制造领域发挥主导作用。随着AI和5G声势渐起，更多新的软硬件载体将层出不穷，市场格局未来几年可能产生巨变，及时掌握先进制程的研发者也有希望在未来先行一步获得更多的机会。
众所周知，三星是如今难得的既能自己设计芯片，也能自己制造和为别人代工芯片的半导体巨头。其中Foundry业务一直是三星的核心板块，三星和台积电的苹果芯片订单之争还一度是业界和果粉间的热门话题。甚至包括给高通的代工也是如此，两家巨头都一直竞争这个市场的领导地位，也希望获得更多的代工机会。而为了提升自己晶圆代工的业务水平，三星可谓是出尽各种招式：投资、挖人、独立晶圆代工业务，无所不用其极。如今的三星已经是全球第二大代工厂的位置，和台积电形成了正面的竞争压力。
可以说，从目前的全球半导体业格局来看，代工厂的分水岭已经趋于明显。台积电、三星领衔最先进制程工艺的研发，并加重在代工业务的比重，已经开启攻关接近物理极限的3nm制程；英特尔则专注于产品需求，循序渐进地推进制程工艺的进展；而其他代工厂基本上都选择注重10nm以上成熟制程工艺的技术优化和市场拓展。其中三星的野心也是昭然若揭，其从独立代工业务、千亿元投资计划、更是高调宣布7/6/5nm进展等一系列举措，目标其实都是针对台积电。而综合晶圆厂、EUV设备、配套技术等储备来看，台积电和三星之间的差距并不明显，台积电在客户忠诚度、先进制程进度、市场现有份额上优势更足，三星则背靠IDMq全能大厂这棵“大树”，随时可以加大资金和人才投入。
英特尔的技术其实还是首屈一指的
虽然表面上看，英特尔已经被台积电、三星等半导体企业在制程工艺上已经超越。目前全球具备10nm制程工艺量产能力的仅台积电、三星两家。但实际上我们也不能单纯地以数字论英雄，因为各自的制程工艺不同，代表着的晶体管密度也不相同。由于现在的晶体管制造极其复杂，每代晶体管工艺中有面向不同用途的制造技术版本，不同厂商的代次之间统计算法也完全不同，单纯用代次来对比也是不准确的。目前业内常用晶体管密度来衡量制程水平，实际上，英特尔最新的10nm制程的晶体管密度甚至反而要比三星、台积电的7nm制程更高。
可以说，英特尔在半导体工艺方面依旧保持着领先地位，并且引领了大量全新技术的发展。英特尔的晶体管密度，14nm时晶体管密度为37.5MTr/mm，10nm更是比14nm提升了2.7倍之多，达到100.8MTr/mm。英特尔10nm制程甚至比台积电和GF的第一批7nm DUV都要更好。三星7nm也不过101.23MTr/mm，只比英特尔10nm制程强一点点。当然，英特尔的10nm制程确实是姗姗来迟，业界普遍的说法是，台积电的16nm相当于英特尔22nm，台积电的7nm相当于英特尔的10nm，台积电的3-5nm相当于英特尔5-7nm。而制程近似于表示神经元密度，芯片制程越小，“智商”也就越高。
芯片制程描述的是晶体管栅极宽度大小，而说到晶体管栅极就必然会让人想到摩尔定律，而这个定律也是推动全球电子产业爆发的关键所在。1965年，英特尔创始人戈登·摩尔提出了摩尔定律：也就是“集成电路上晶体管数量，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。”早期的芯片制程升级严格遵循摩尔定律，但随着晶体管变小，漏电、散热等物理障碍和越来越高的成本所带来的经济障碍，摩尔定律开始变得有点捉襟见肘了。
我们也关注到，近年来，芯片制程经历了一些变化：65nm→45nm→32nm→28nm→20nm→14/16nm→10nm→7nm，每提升一次，单位面积的芯片就能装下更多的晶体管。简单地说，制程越小，芯片处理速度越快，计算性能和散热效果也会变得更出色。有意思的是，我们看到各大厂商也在玩“数字”游戏，可以说，目前20nm以下的工艺，或多或少都在玩弄数字方面的说法，并不完全符合原来对制程的定义。按照业界的看法来说，台积电和三星的制程在数字上都“掺了水分”。随着英特尔在技术上的专注，如果能及时推出自己的10nm技术“瑕疵”，尽快量产真正的10nm 产品，那么未来还是三足鼎立的态势。至于7nm、6nm，甚至5nm、3nm技术的迭代，或许还需要时间来验证。