不僅有10nm和22FFL工藝製程 英特爾還要聯手ARM提供晶圓代工

英特爾在工藝製程領域的造詣可謂登峰造極。

2003年,英特爾推出應變矽90nm晶片,當時屬於首家,領先業界三年;2007年,英特爾生產出高K金屬柵極的晶片,三年後業內其它公司才推出類似產品;英特爾的32nm工藝具有「自校準通道」的技術專長,能夠加強連接點的能力,互聯功能對於縮小晶片面積提升密度極其重要的,同樣領先業界三年。

再到22nm技術,英特爾在2011年成為第一家推出了FinFET工藝的廠商,三年後市場上才出現類似產品。

英特爾高級院士、技術與製造事業部製程架構與集成總監Mark Bohr總結,「在過去15年中,英特爾在邏輯製程方面推出所有創新都得到了行業的廣泛採納。

」

摩爾定律已經失效?還會持續十年

這幾年,英特爾的工藝製程遲遲不做更新,這讓業界一度懷疑摩爾定律已死。

近日,在 「領先?無界」英特爾精尖製造日上,Mark Bohr給出肯定的回答:摩爾定律繼續有效。

可能有人進一步追問:摩爾定律還會持續多久?Mark Bohr回答地意味深遠:「如果你在20年前問半導體業內專家,他們會告訴你摩爾定律還能繼續十年,如果你在10年前再問行業專家,他們還會說十年,現在你問我,我還是會回答十年。

我們拿海平面打一個比方,你離海平線越來越近,但它還是不斷往前推進的。

」

英特爾原來的產品策略是Tick-Tock,一年更新一代產品,另一年更新一代工藝,從14nm周期開始拉長,14nm的更新經過了兩年半還多,10nm花費了三年多。

用戶更關心的是英特爾後續是否回歸到Tick-Tock策略上?英特爾公司全球副總裁邏輯技術開發部練習總監白鵬表示,「關於產品策略,我們每年有一個新產品,也可以說是同一技術,比如10納米產品我們有三個wave(三代產品)出來。

從產品策略上不會回到Tick-Tock。

從技術節奏角度來講,14nm和10nm,我們邁的步子比較大一點,所以時間也長一點,還要看具體的技術,我邁多大的步子,這和時間會有關係,我們還是會維持在兩到三年的節奏。

」

啟用「失寵」的計算公式,揭開真正10nm的面紗

電晶體密度一直是工藝製程命名的主要標準,摩爾定律是指每代製程工藝都要讓晶片上的電晶體數量翻一番。

縱觀晶片每代創新歷史,業界一直遵循這一定律,並按前一代製程工藝縮小約0.7倍來對新製程節點命名,這種線性微縮意味著電晶體密度翻番。

因此,出現了90nm、65nm、45nm、32nm——每一代製程節點都能在給定面積上,容納比前一代多一倍的電晶體。

再後來,製程進一步微縮越來越難,一些公司背離了摩爾定律的法則。

即使電晶體密度增加很少,或者根本沒有增加,但他們仍繼續為製程工藝節點命新名。

結果導致這些新的制節點名稱偏離了摩爾定律曲線的正確位置。

一般我們理解的摩爾定律計算公式是用柵極距乘以最小金屬距,但是這並不包含邏輯單元設計,而邏輯單元設計才會影響真正的電晶體密度。

因此英特爾重新啟用曾經流行但一度「失寵」的一個計算公式了,它基於標準邏輯單元的電晶體密度,並包含決定典型設計的多個權重因素。

Mark Bohr解釋,「如果採用這種方式計算,從45納米到32納米一路到14納米、10納米,英特爾密度的提升是非常明顯的,14納米和10納米我們做到的密度提升要比之前做的更多一些。

這些14納米和10納米之所以做到密度更多的提升是因為用了超微縮技術,使得我們在密度上得到更大優化,分別為2.5倍和2.7倍。

通過超微縮技術,10納米將能夠做到7.6平方毫米,這是一個0.43的係數。

所以也意味著能耗功耗更低,密度和性能得到了提升。

」

關於這一公式,筆者最大的疑惑就是出處在哪裡?是否具有權威性?Mark Bohr的回答是,「這不是英特爾新創立的公式,而是存在很多年的,而且我們的客戶也呼籲我們站出來對摩爾定律做出解釋。

」

10nm、22FFL製程亮相,英特爾領先業界三年

本次發布會的亮點要屬10nm和22FFL製程的閃亮登場。

英特爾10納米製程的最小柵極間距從70納米縮小至54納米,且最小金屬間距從52納米縮小至36納米。

尺寸的縮小使得邏輯電晶體密度可達到每平方毫米1.008億個電晶體,是之前英特爾14納米製程的2.7倍,大約是業界其他「10納米」製程的2倍。

相比之前的14納米製程,英特爾10納米製程提升高達25%的性能和降低45%的功耗。

相比業界其他所謂的「10 納米」,英特爾10納米製程也有顯著的領先性能。

全新增強版的10 納米製程——10+ +,則可將性能再提升15%或將功耗再降低30%。

和友商製程進行對比

基於多年22納米/14納米的製造經驗,英特爾推出了稱為22FFL(FinFET低功耗)的全新工藝。

該工藝提供結合高性能和超低功耗的電晶體,及簡化的互連與設計規則,能夠為低功耗及移動產品提供通用的FinFET設計平台。

與先前的22GP(通用)技術相比,全新22FFL技術的漏電量最多可減少100倍。

22FFL工藝還可達到與英特爾14納米電晶體相同的驅動電流,同時實現比業界28納米/22納米平面技術更高的面積微縮。

聯手ARM進行晶圓代工:「老虎」要發威了

英特爾要做晶圓代工,這個消息已經讓業界很震驚,而且合作夥伴還是ARM,其中最新發布的10nm CPU測試晶片流片還具有先進的ARM CPU內核,英特爾把ARMCortex A75放到英特爾標準的晶圓代工的流程當中,使用標準的行業設計實現,電子設計自動化Place and Route工具和流程,性能高達3GHz以上。

其中IP由ARM提供,只花了14周時間就完成了RTL到首個流片。

同時,ARM在開發高性能的存儲器、邏輯單元和CPU POP套件,以進一步擴展下一代ARM CPU在英特爾 10nm技術上的性能水平。

按照商業邏輯,ARM和英特爾應該是競爭對手關係,他們的聯手有著怎樣的意義?英特爾公司技術與製造事業部副總裁、晶圓代工業務聯席總經理 Zane Ball解釋,「第一,所有客戶都希望產品上市時間縮短,這就要求代工非常標準化,非常高效,我們設計自動化的平台要非常有效地和整個生態系統能夠配合起來。

我們需要一個強有力的智慧財產權生態鏈,這樣使得我們在整個的晶圓製造行業裡面,讓企業可以相互配合;第二,所有客戶都要低能耗,不管是14nm、22nm,還是10nm,所有企業都希望看到單元面積減小,尺寸減小,功耗降低。

因此,功耗和性能比極其重要,這也意味著很多市場非常重視的IP。

英特爾和ARM之間形成合作夥伴關係,把ARMCortex A75放到英特爾標準的晶圓代工的流程當中,所以整個流程是標準化的。

」

英特爾公司技術與製造事業部副總裁晶圓代工業務聯席總經理Zane A.Ball

英特爾為什麼要做晶圓代工?英特爾公司全球副總裁兼中國區總裁楊旭只回答了一句話:「老虎不說話,以為是病貓。

」說這句話的底氣是英特爾的精尖製造實力,筆者不想多講,只想分析一下晶圓代工和自身產品的發展平衡。

有兩點個問題:一是有在競爭關係的公司都讓同一晶圓廠來做是否合理?Zane Ball表示,「我們願意合作,要讓這樣的合作能夠做成。

第一,我們要明確的保護智慧財產權,我們有非常廣泛的信息系統,代工廠的業務集團和其他的業務集團是不一樣的。

第二,客戶在供應方面會獲得優先,同時在流程方面也會有平等的、透明的安排。

所以這是一個非常明確的公司內部政策來處理代工業務,不會有障礙。

」二是開放尖端代工業務對自身CPU有沒有影響,是否需要適當放緩代工?Zane Ball指出,「我們的策略是非常簡單的,我們不斷的在技術上推陳出新,和我們客戶保持同步的增長,滿足他們的需求,儘可能快的發展我們的業務。

所以,我們不會有任何顧慮是不是要適當減緩我們發展的步驟,我們開足馬力,全力以赴用我們的技術和創新為客戶服務、為市場服務,儘可能快的發展。

」