臺(tái)積電對(duì)英特爾說 這把10納米決勝局我要贏

究竟誰握有最佳的半導(dǎo)體工藝技術(shù)?業(yè)界分析師們的看法莫衷一是。但有鑒于主題本身的復(fù)雜度以及芯片制造商傳遞的信息不明確，就不難了解為什么分析師的看法如此分歧了。

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Linley Group首席分析師Linley Gwennap表示，英特爾(Intel)將在10nm工藝優(yōu)于臺(tái)積電(TSMC)與三星(Samsung)，就像在14nm時(shí)一樣。VLSI Research執(zhí)行長(zhǎng)G. Dan Hutcheson認(rèn)為，臺(tái)積電即將量產(chǎn)的10nm工藝將大幅超越英特爾的14nm節(jié)點(diǎn)，而且臺(tái)積電正以較英特爾更快的速度超前進(jìn)展。此外，International Business Strategies (IBS)創(chuàng)辦人兼執(zhí)行長(zhǎng)Handel Jones則指出，英特爾與臺(tái)積電的10nm工藝技術(shù)性能旗鼓相當(dāng)。

但各方均同意，有多種變量決定了組件如何制造，對(duì)于不同類型芯片的影響也各不相同。分析師們還把責(zé)任歸咎于營(yíng)銷部門，認(rèn)為他們經(jīng)常是讓情況變得更加模糊，而非厘清現(xiàn)實(shí)。

“事實(shí)上，沒有一種衡量方式能夠決定一項(xiàng)技術(shù)的性能、功耗與晶體管密度，”Jones說，“金屬層M1間距十分重要，但局部互連也會(huì)影響到布線的閘極密度與性能;閘極間距對(duì)于閘極密度相當(dāng)重要，但鰭片高度也明顯影響性能。”

“互連延遲正成為重大的挑戰(zhàn)，尤其是在10nm時(shí)有80%的性能都取決于互連延遲的影響，”他補(bǔ)充說。

從Linley Group的衡量指標(biāo)來看，英特爾比臺(tái)積電和三星更具優(yōu)勢(shì)。

FinFET的高度與線寬可作為衡量技術(shù)節(jié)點(diǎn)與芯片制造商實(shí)力的良好指針。Hutcheson認(rèn)同這一觀點(diǎn)，他并表示，SRAM的單元尺寸也值得考慮。

但是，“我認(rèn)為技術(shù)進(jìn)展的終極衡量標(biāo)準(zhǔn)在于隨著每一技術(shù)節(jié)點(diǎn)倍增密度的能力，”Hutcheson說，“英特爾至今在每一節(jié)點(diǎn)都達(dá)到了這一目標(biāo)。”

也就是說，臺(tái)積電在10nm達(dá)到的M1金屬層間距已能“完整微縮(~70%)，領(lǐng)先英特爾的14nm，”Hutcheson強(qiáng)調(diào)，英特爾持續(xù)14nm節(jié)點(diǎn)也已經(jīng)2年了。

隨著近期披露10nm與7nm計(jì)劃，“臺(tái)積電不僅證明擁有扳回勝局的魔力，同時(shí)還踩著比任何人更快的進(jìn)展步調(diào)，”他補(bǔ)充說。

同時(shí)，盡管在今年1月，一些廠商還不那么看好其16/14nm節(jié)點(diǎn)，但臺(tái)積電目前的16nm節(jié)點(diǎn)“在相同的時(shí)間架構(gòu)下，已經(jīng)在營(yíng)收與良率方面雙雙超越了28nm，”他強(qiáng)調(diào)。

Gwennap表示，技術(shù)節(jié)點(diǎn)的傳統(tǒng)衡量標(biāo)準(zhǔn)是晶體管尺寸，亦即所測(cè)得的最小閘極長(zhǎng)度。然而，歸功于市場(chǎng)營(yíng)銷的努力，如今的節(jié)點(diǎn)名稱不再與閘極測(cè)量結(jié)果吻合了，“但其差距也不算太大——英特爾14nm工藝的閘極長(zhǎng)度約相當(dāng)于三星(Samsung)的20nm。”

不過，Gwennap說，臺(tái)積電和三星目前“在速度與密度方面都遠(yuǎn)落后英特爾的14nm工藝，”以此來看，他認(rèn)為三星的節(jié)點(diǎn)更適合稱為17nm，臺(tái)積電則為19nm。“預(yù)計(jì)在10nm時(shí)的情況類似...三星與臺(tái)積電將在速度與密度方面落后英特爾約一至半個(gè)節(jié)點(diǎn)。”

然而，光是最小閘極長(zhǎng)度并不足以決定一切，Chipworks資深研究員兼技術(shù)分析師Andy Wei表示，“定調(diào)一項(xiàng)技術(shù)是否最優(yōu)，高度取決于與面積微縮有關(guān)的工藝成本。而這可歸結(jié)為比較布線單元級(jí)的技術(shù)能力，以及達(dá)到該密度所需的成本，Chipworks正是以此作為基準(zhǔn)。”

Linley Group認(rèn)為，三星有望最先推出10nm工藝，但英特爾的表現(xiàn)會(huì)更優(yōu)。

自從德州儀器(TI)為了如何衡量閘極長(zhǎng)度而戰(zhàn)，工藝節(jié)點(diǎn)的命名之爭(zhēng)已經(jīng)持續(xù)25年了。Hutcheson說，TI采用有效閘極長(zhǎng)度，而硅谷芯片制造商則以更大的閘極長(zhǎng)度作為指標(biāo)。

在1990年代，當(dāng)線寬微縮至納米級(jí)時(shí)，“新的論據(jù)認(rèn)為閘極長(zhǎng)度不再適用，因?yàn)槲g刻削薄而使M1金屬級(jí)間距成為更適合的標(biāo)準(zhǔn)——不過卻仍由閘極長(zhǎng)度決定性能。”

其后，臺(tái)積電宣稱其40nm工藝比英特爾使用的45nm節(jié)點(diǎn)更好，但除了“更好”似乎也沒提出任何指標(biāo)，Hutcheson指出，“從那時(shí)起，就一直有點(diǎn)像 是『各自表述』一樣。例如，Globalfoundries的32nm和28nm之間真正的差異是32nm是SOI工藝，28nm則是bulk工藝。”

臺(tái)積電已經(jīng)明確表示其16nm工藝采用20nm的后段工藝技術(shù)——FinFET晶體管層迭于頂部。在最近于圣荷西舉行的會(huì)議，臺(tái)積電表示，其7nm節(jié)點(diǎn)將會(huì)較其10nm工藝密度更高1.63倍，Chipworks的Wei說，“這使得2種尺寸微縮0.7倍的性能提高還不到2倍，而節(jié)點(diǎn)名稱微縮了0.7倍。”

“市場(chǎng)營(yíng)銷元素強(qiáng)烈影響節(jié)點(diǎn)的命名，而且著眼于頂級(jí)規(guī)格，但設(shè)計(jì)工程師知道他們所選擇的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，”Jones表示。畢竟，“只要工藝技術(shù)快速、低功耗且低成本，那么怎么稱呼都不重要。”