英特爾臺(tái)積電三星GF工藝制程對(duì)比

說(shuō)了一大堆，無(wú)非論證了，除了大家熟悉的xx納米（線寬）越小制程越先進(jìn)，評(píng)價(jià)目前半導(dǎo)體制程水平還有兩點(diǎn)：Poly/SiON柵極和HKMG柵極的檔次差距，以及如果同樣是HKMG柵極的情況下，采用前柵極工藝（gate-first）和后柵極工藝（gate-last）對(duì)芯片在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的影響。

這里再總結(jié)一下：
（1）與poly/SiON相比，使用HKMG柵極，晶體管能做的更小，漏電也更少
（2）在高性能/低功耗方面，使用后柵極工藝HKMG柵極的芯片較好
可能大家會(huì)提到FinEFT即3D晶體管，這個(gè)是整個(gè)晶體管層面上的創(chuàng)新（三柵極晶體管），而之前我們討論的、無(wú)論是關(guān)于HKMG柵極和poly/SiON柵極，還是gate-first/gate-last工藝，創(chuàng)新僅僅局限在傳統(tǒng)晶體管的柵極上?？紤]到目前只有Intel 一家實(shí)現(xiàn)了3D晶體管的大規(guī)模量產(chǎn)和實(shí)用，其他廠商完全與其不在一個(gè)檔次上，而此文的主要目的是比較臺(tái)積電、Globalfoundries、三星目前半導(dǎo)體制程工藝的優(yōu)劣，所以就不再深究FinEFT的影響了。
臺(tái)積電28nm制程工藝分布情況

臺(tái)積電目前四種適應(yīng)不同市場(chǎng)定位設(shè)備的28nm工藝，其中HP、HPL、HPM皆采用了HKMG柵極和后柵極工藝，而LP采用了poly/SiON柵極和前柵極工藝。所以，綜合來(lái)看，HPM最好，LP最差。
參照上圖，性能方面HPM＞HP＞HPL＞LP，漏電HPL＜HPM＜LP＜HP。
實(shí)用層面，高通MSM8960 Snapdragon S4使用的就是28nm LP工藝，而紅米吹噓的聯(lián)發(fā)科四核芯片MT6589T也是臺(tái)積電最差的28nm LP工藝。

HPM的實(shí)用典范則是高通的驍龍800。最近MTK（聯(lián)發(fā)科）發(fā)展勢(shì)頭驚人，已經(jīng)曝光的下一代四核芯片MT6588和八核芯片MT6592將采用臺(tái)積電28nm級(jí)別綜合最好的HPM工藝。
英偉達(dá)A15核心的Tegra 4使用的是漏電最少的HPL，看來(lái)為了控制A15的功耗，英偉達(dá)也只有在制程工藝上彌補(bǔ)了。
GlobalFoundries的28/32nm 制程工藝情況

Globalfoundries四種28nm制程工藝和單獨(dú)列出的32nm制程，皆是gate-first即前柵極工藝，可見(jiàn)其目前的制造水準(zhǔn)。
這里不得不八卦一下，Globalfoundries最初成立是依靠從AMD分離出來(lái)的晶圓制造廠，后來(lái)獲得中東超富產(chǎn)油小國(guó)的Advanced Technology Investment Company（ATIC）公司投資入股，到最后ATIC全資入股，所以Globalfoundries燒錢(qián)起來(lái)是毫不吝嗇的。中東富豪投資這一行，花錢(qián)起來(lái)讓人側(cè)目，但似乎并不怎么上進(jìn)。
如上表，32nm級(jí)別的SHP和28nm級(jí)別的HPP、HP、SLP都是HKMG柵極，而G（unoffical）則是傳統(tǒng)的Poly/SiON。客戶一欄里我們也可以發(fā)現(xiàn)，Globalfoundries主要客戶還是AMD。
另外，據(jù)說(shuō)Globalfoundires依靠?jī)r(jià)格優(yōu)勢(shì)以及臺(tái)積電產(chǎn)能不足，今年第三季度從臺(tái)積電那里分流了點(diǎn)MTK（聯(lián)發(fā)科）和高通的28nm級(jí)芯片的訂單，具體用在哪些產(chǎn)品上，筆者并不清楚，但可以肯定的是，這些芯片的品質(zhì)非常一般。
三星也傳出把Globalfoundries當(dāng)做是“后備工廠”，因?yàn)槟壳叭堑木A工廠已無(wú)法同時(shí)滿足自家芯片和蘋(píng)果A系列移動(dòng)芯片的需求，就把一部分訂單轉(zhuǎn)包給了Globalfoundries。蘋(píng)果整天吵著要“脫離”三星，事實(shí)上，三星根本無(wú)所謂，你脫離了反倒釋放了產(chǎn)能，可以給自己的產(chǎn)品集中供貨。
三星 28/32nm制程工藝情況

三星目前的28nm級(jí)別制程使用的是HKMG柵極，但是是前柵極工藝。自家的Exyons 5系列芯片和蘋(píng)果的A7，都是采用的此種工藝。
但是千萬(wàn)別以此小看了三星。早在業(yè)界進(jìn)入HKMG時(shí)代之初，三星聲明支持前柵極工藝卻秘密研發(fā)后柵極工藝，下一代無(wú)20nm/14nm全面使用后柵極工藝應(yīng)該是板上釘釘了。
還有更驚人的，三星的14nm級(jí)FinEFT即3D晶體管早在2012年年底就已經(jīng)流片成功，相傳明年旗艦Galaxy s5上的Exyons 6系列芯片就使用這種工藝制造，而量產(chǎn)時(shí)間點(diǎn)，就在明年2014年年初！相比之下，目前晶圓代工市場(chǎng)份額最大的臺(tái)積電，其產(chǎn)品路線圖顯示2015年才會(huì)量產(chǎn)3D晶體管芯片。而Globalfoundries，在三星已經(jīng)流片14nm FinEFT晶圓成功的前幾個(gè)月，才剛剛宣布14nm 3D晶體管的研發(fā)計(jì)劃。
如果傳言屬實(shí)，三星進(jìn)步神速不但會(huì)在技術(shù)上最接近Intel，最先進(jìn)制程的大規(guī)模量產(chǎn)實(shí)用層面，則一舉超過(guò)包括Intel、臺(tái)積電和Globalfoundries。未來(lái)一年將是晶圓代工市場(chǎng)格局發(fā)生關(guān)鍵性轉(zhuǎn)折的一年，三星無(wú)論在技術(shù)上、還是率先大規(guī)模實(shí)用最先進(jìn)制程工藝上，很可能一鳴驚人，就此逆轉(zhuǎn)老3的地位。
至于蘋(píng)果要脫離三星，圈內(nèi)稍微有點(diǎn)常識(shí)的都知道，這對(duì)蘋(píng)果來(lái)說(shuō)是得不償失，只能在媒體上吹風(fēng)而已。把訂單交給臺(tái)積電，臺(tái)積電不愿承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，為臺(tái)積電增加投資和補(bǔ)貼意味著抬高成本；而把訂單交給GlobalFoundries，GF如此懶散不求上進(jìn)的“土豪”，無(wú)論是大規(guī)模量產(chǎn)供貨上，還是產(chǎn)品技術(shù)品質(zhì)，都競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)勤奮的亞洲人。Intel ？蘋(píng)果得看別人的心情。
總結(jié)
Intel在后PC時(shí)代還是保持著Tick-Tock的節(jié)奏，這幾年在制程級(jí)別的代級(jí)領(lǐng)先和更先進(jìn)的工藝技術(shù)，還是前幾年積累的。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手與其差距正在慢慢縮小。其中，三星尤其值得警惕。
晶圓制造領(lǐng)域Intel 之外的其他廠商，臺(tái)積電的表現(xiàn)算是穩(wěn)扎穩(wěn)打，但基于贏利/商業(yè)利益的考量，技術(shù)演進(jìn)的速度還是過(guò)于保守了?？垮X(qián)堆起來(lái)的Globalfoundries 開(kāi)始有了起色，正在慢慢走向成熟，但土豪的氣質(zhì)依然未變，靠腳底下石油不愁吃不愁穿的阿拉伯人，最欠缺的其實(shí)是亞洲人的上進(jìn)心/危機(jī)感。
三星的話，不多說(shuō)了，看不久的將來(lái)會(huì)發(fā)生什么吧。