英特爾10nm終於露面了，順便帶出了小弟22FFL

作為全球半導體行業多年的老大，英特爾（Intel）在製造工藝技術層面無疑是具有統治力的。

但市場變化風起雲湧，即使是行業老大，也有跟不上趟的時候。

面對越來越激烈的競爭，壓力在不斷增加，再不能像十幾年前那樣穩坐釣魚台了。

半個世紀以來，Intel的半導體製造工藝技術只為自家服務，然而，這位一直高高在上的老大（技術確實牛，不服不行），在最近5年態度發生了變化，特別是在收購Altera前後那段時間，Intel也開始做晶圓代工業務了，這完全是由市場發展變化以及競爭造成的，誰也躲不過這個宿命，Intel也不例外。

因此，就在昨天，這位行業老大破天荒地、第一次在中國舉行了一次規格和規模都較高的半導體製造工藝技術和晶圓代工高峰論壇。

這樣的活動，即使是在全球範圍內，也是Intel第二次搞，可見其對晶圓代工，以及中國市場的重視。

摩爾定律的宿命

Intel是摩爾定律的發源地，也是該公司最為引以為豪之處。

發展了這麼多年，遇到了各種各樣的挑戰，前進的難度也越來越大，因此，各種對該定律的質疑聲此起彼伏。

Intel自然要堅定地捍衛摩爾定律，就像該公司執行副總裁兼製造、運營與銷售集團總裁Stacy Smith表述的那樣，摩爾定律不會失效，它還在前進，而Intel則正在14nm和10nm工藝上用超微縮技術（hyper scaling），電晶體密度提升了2.7倍，進一步延續摩爾定律繼續前進。

藉助超微縮技術，14nm和10nm晶圓面積縮小了至少50%。

14nm領先對手3年。

Stacy Smith表示，一些競爭友商公司的製程節點名稱並不準確，無法正確體現這個製程位於摩爾定律曲線的哪個位置。

摩爾定律是指每一代製程工藝的電晶體密度加倍，縱觀發展史，業界在命名新製程節點時會比上一代縮小30%，這種線性縮放意味著電晶體密度提高一倍，是符合摩爾定律的。

近來，也許是因為進一步的製程升級越來越難，一些競爭友商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，但他們仍繼續推進採用新一代製程節點命名。

Stacy Smith認為，相比於業界其他競爭友商的16/14納米製程，英特爾14納米製程的電晶體密度是他們的約1.3倍。

業界其他競爭友商「10 納米」製程的電晶體密度與英特爾14納米製程相當，卻晚於英特爾14納米製程三年。

因此，在Stacy Smith看來，英特爾10納米電晶體密度是其他競爭友商「10納米」的2倍。

英特爾10納米製程採用第三代FinFET技術，電晶體密度達到每平方毫米1.008 億個電晶體，是之前英特爾14納米製程的2.7倍，是業界其他競爭友商「10納米」製程的約2倍。

據悉，台積電10納米製程每平方毫米為4,800萬個電晶體，三星為5,160萬個。

首次發布10nm工藝產品

昨天，英特爾「Cannon Lake」10納米晶圓全球首次公開亮相，並展示了5款晶圓，分別是：10 納米Cannonlake，10納米 ARM測試晶片，英特爾22FFL，14納米展訊SC9861G-IA，以及14納米展訊SC9853。

據悉，Cannonlake 10納米產品，擁有全球最密集的電晶體和金屬間距，採用了超微縮特性，保證了密度的領先性。

該產品採用了第三代 FinFET（鰭式場效應電晶體）技術，其使用的超微縮技術，充分運用了多圖案成形設計 (multi-patterning schemes)，從而推出體積更小、成本更低的電晶體。

英特爾10納米製程將用於製造其全系列產品，以滿足客戶端、伺服器以及其它各類市場的需求。

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。

以下是英特爾10nm技術密度，與台積電和三星10nm的對比情況：

下邊是英特爾10nm與台積電和三星10nm的性能和功耗對比情況：

該公司表示，其10納米製程計劃於2017年底投產，2018年上半年實現量產。

此次，英特爾還發布了首款面向數據中心的64層TLC 3D NAND固態硬碟產品，該產品從8月初開始向部分頂級雲服務提供商發貨。

英特爾的14nm和10nm工藝到底強在哪裡

單從技術角度看，英特爾的製造工藝水平確實是最強的，這一點也是多數業界同仁的普遍看法。

但由於台積電和三星已經做了很多年的晶圓代工業務，形成了相應的生態系統，而這方面則是英特爾的弱項，畢竟其代工業務起步不久，要想拓展，與對手競爭，還有很長的路要走。

放下生態系統先不談，我們來看一下英特爾的10nm和14nm製造工藝到底是什麼樣的。

關於製程工藝的命名，英特爾認為業界對手並不規範，沒有體現出摩爾定律。

對此，該公司的高級院士、技術與製造事業部製程架構與集成總監Mark Bohr表示，電晶體密度是衡量製程工藝領先性的首要準則。

英特爾提出的指標是基於標準單元的電晶體密度，包含決定典型設計的權重因素，從而得出一個之前被廣泛接受的電晶體密度公式：

這個公式可用於任何製造商的任何晶圓，且已被業界廣泛使用，它能夠明確、一致地測量電晶體密度，並為晶片設計者和客戶提供關鍵信息，準確比較不同製造商的製程。

通過採用這個指標，業界可以改變製程節點命名的亂象。

英特爾14納米製程採用第二代 FinFET 技術，其電晶體鰭片更高、更薄且更加密集，從而提升了密度和性能。

這些改進的電晶體需要的鰭片數量更少，進一步提升了製程的總體密度。

電晶體柵極間距從90納米縮小至70納米，最小互連間距從80納米縮小至 52 納米，從而讓電晶體密度到達每平方毫米 3,750 萬個電晶體的標準。

通過採用超微縮技術，14納米製程相比之前的 22 納米，實現了顯著的微縮，其中邏輯單元面積微縮為此前的37%，晶片尺寸微縮超過此前的一半。

Mark Bohr表示，相比於業界其他的14/16/20納米製程，英特爾14納米製程的密度是它們的約1.3倍，這極大降低了單個電晶體成本（CPT）。

業界友商的「10 納米」製程預計於2017年的某個時段出貨，而其電晶體密度僅與2014年便已開始出貨的英特爾14納米製程相當。

14 納米製程超微縮的一個關鍵因素是引入自校準雙圖案成形 (SADP)，相比業界的曝光-蝕刻-曝光-蝕刻 (LELE) 方法，它在電晶體密度和良品率上更有優勢。

14 納米製程的持續優化使其性能比最初的14 納米製程可以提升多達 26%，也可以在相同性能下降低50%以上的有效功耗。

英特爾14+製程的性能比最初的14納米製程提升了12%，而英特爾14++製程在此基礎上又將性能提升了24%。

COAG（Contact Over active gate）技術，可進一步縮小面積。

虛擬柵極技術。

以下是該公司10nm電晶體的性能和功耗情況：

為低功耗物聯網定製的22FFL

此次，除了推出10nm晶圓外，另一大看點，就是22FFL（低功耗FinFET ）平台。

22FFL是英特爾專門面向低功耗物聯網和移動產品的FinFET技術，如入門級/經濟型智慧型手機、車載電子產品和可穿戴設備。

它基於該公司的22納米/14納米製程，提供性能、功耗、密度和易於設計等優勢。

Mark Bohr表示，與先前的22GP（通用）製程相比，22FFL的漏電量最多可減少100倍。

22FFL可提供與14納米製程電晶體相媲美的驅動電流，同時實現比業界28納米製程更高的面積微縮。

22FFL工藝包含一個完整的射頻（RF）套件，並結合多種先進的模擬和射頻器件來支持高度集成的產品。

通過採用單一圖案成形及簡化的設計法則，使22FFL成為價格合理、易於使用可面向多種產品的設計平台，與業界的28納米的平面工藝(Planar)相比在成本上極具競爭力。

能將FinFET技術做成低成本方案，英特爾確實有一套！不過，還是那句老廣告詞，不看廣告，看療效！不知道22FFL是否真的如英特爾所描述的那樣，有如此好的性能和成本優勢，一切還得經過市場檢驗才能知道。

ICF能否廣為流傳？

英特爾代工業務的縮寫是ICF（Intel Custom Foundry），不知道在不久的將來，ICF是否會成為該公司又一個標誌性的代號，一切還要看其業務拓展情況。

對於該部分業務，該公司技術與製造事業部副總裁 英特爾晶圓代工業務聯席總經理Zane Ball表示，其晶圓代工業務通過兩個設計平台——10GP（通用平台）和 10HPM（高性能移動平台），向客戶提供10納米製程。

這兩個平台包括已驗證的廣泛矽IP組合、ARM 庫和 POP 套件，以及全面整合的一站式晶圓代工服務和支持。

本次活動上，英特爾公布了採用其10納米製程工藝和晶圓代工平台的下一代FPGA計劃——研發代號為「Falcon Mesa」的FPGA產品，以支持數據中心、企業級和網絡環境中日益增長的帶寬需求。

此外，英特爾加強了與ARM的合作，並做了重點介紹。

這兩家公司宣稱在10納米製程合作方面取得了重大進展。

在2016年8月於舊金山舉行的英特爾信息技術峰會（IDF）上，其晶圓代工宣布與ARM達成協議，雙方將加速基於英特爾10納米製程的ARM系統晶片開發和應用。

作為這一合作的結晶，此次，這兩家公司全球首次展示了ARM Cortex-A75 CPU內核的10納米測試晶片晶圓。

這款晶片採用行業標準設計流程，可實現超過3GHz的性能。

對此，Zane Ball表示，英特爾10nm CPU測試晶片具有先進的ARM核，使用行業標準的設計實現,。

與此同時，ARM也在開發高性能存儲器、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。

在本次峰會上，展訊CEO李力游博士也到場助陣了。

因為英特爾與展訊在最近這今年走得越來越近，合作甚為緊密。

英特爾用其14nm技術平台，為展訊重點代工了兩款晶片，分別是SC9861G-IA和SC9853I 移動AP。

這兩款移動AP分別於 2017 年3月和8月推出，使用了英特爾Airmont CPU 架構。

李力游還提到了蘋果剛剛發布的10周年紀念版手機iPhone X，他表示，iPhone X的人臉識別功能的關鍵技術就是3D建模，而展訊與英特爾合作，在iPhone X發布之前就已經攻克這項技術，並調侃道已經劇透了iPhone 11的關鍵功能和技術。

據悉，採用14nm工藝的SC9861G-IA和SC9853I會在今年年底推出。

英特爾的封裝測試技術一瞥

下面簡單瀏覽一下英特爾的封裝測試技術吧。

嵌入式多晶片互連橋接（EMIB）技術，主要面向異構晶片集成解決方案：

EMIB的優勢：

超小連接Soft-IP：

面向移動設備的封裝功能：

大型封裝技術：

英特爾的獨家測試平台：高密度模塊測試（HDMT）：

低溫焊接（LTS）工藝有助於節能環保：

結語

可見，在市場和競爭的壓力下，英特爾正從原來的以自我為中心，逐步轉向以客戶為中心的軌道上來。

不過這也只是開個頭兒而已，後續會怎樣，拭目以待吧。