英特爾怒懟三星台積電：我比你們領先三年！

文 / 王雲輝

過去幾個月來，三星、台積電都在不斷宣布10納米甚至7納米製程上的量產進展，與此對應的是，英特爾10納米工藝製程的量產計劃卻一直沒有落地，這讓英特爾一度遭遇外界質疑。

但就在9月19日，英特爾終於拋出了王炸。

在北京的"英特爾精尖製造日"現場，英特爾一口氣對外首次展示了10納米Cannonlake、10納米Arm測試晶片、22納米FFL、14納米展訊SC9861G-IA和14納米展訊SC9853I這5款晶圓，對外批露了相關晶片的量產計劃，並首次對外詳細揭密了自身在下一代製程上的多項前沿技術儲備。

會上，英特爾更以少見的強勢態度，狠懟"友商"三星和台積電。

"目前，友商10納米晶片的電晶體密度，只相當於我們14納米晶片的密度。

"英特爾公司製造、運營與銷售集團總裁Stacy J. Smith說，"我們領先了友商整整3年。

"

事實上，早在今年3月，英特爾就已在舊金山講述過同樣觀點。

但在中國這個關鍵市場再次重申，並展示10納米晶圓，這被業界視為英特爾發起全面反攻，並加速拓展晶片代工市場的信號。

【摩爾定律不死】

電晶體的製程工藝，多年來一直遵循摩爾定律，即當價格不變時，集成電路上可容納的電晶體數量，以及消費者每花一元錢能獲得的晶片性能，每隔18-24個月便會增加一倍。

但近幾年來，摩爾定律還能維持多久，已經成為業界討論最多的問題。

甚至很多分析者認為，摩爾定律即將失效。

其原因在於，我們目前使用的主流晶片製程已經達到14納米製程，並正在向10納米發展。

而在7納米以後，電晶體的縮小就將接近物理極限，一旦電晶體進一步降低，就有可能產生量子隧穿效應，為晶片製造帶來巨大挑戰。

這意味著，如果物理學上沒有重大突破，要進一步增加電晶體的密度，就將變得極為困難。

去年，勞倫斯伯克利國家實驗室的一個科研團隊曾宣稱，通過由納米碳管和二硫化鉬（MoS2）的替代材料和技術，已能將電晶體製程的物理極限縮減到1納米。

不過，這一研究目前也還停留在初級階段。

但英特爾卻依然堅定表態：摩爾定律不死。

"誠然，有一天我們可能會達到物理極限，但目前還看不到終點，而摩爾定律在任何可預見的未來都不會終結。

"Stacy J. Smith說。

（Stacy J. Smith）

為什麼摩爾定律不會失效？

英特爾的答案是，用製程技術之外的"黑科技"，來抵消製程技術放緩帶來的影響。

比如，應變矽、高K金屬柵極、自校準通道、鰭式場效應（FinFET）電晶體等技術，都曾在不同的製程階段，為縮小晶片面積、提升電晶體密度起到巨大作用。

這樣，雖然每一代製程節點之間的時間在延長，但通過超微縮等前沿技術，英特爾可以加速推進電晶體密度的提升，從而確保晶片的性能持續提升和成本持續下降。

（本文資料配圖均來自英特爾官方資料）

現在，通過超微縮技術，14納米和10納米的電晶體密度，都能比以往的製程技術分別提升2.5倍和2.7倍。

這意味著，英特爾能讓10納米晶片的面積縮小到7.6平方毫米，較14納米晶片縮小了57%，並可以在每平方毫米的面積里，容納超過1億個電晶體。

"如果按單個電晶體成本計算，我們的價格下跌速度，甚至還要略快於歷史水平。

"Stacy J. Smith說。

根據Intel的工藝路線圖，10納米製程節點將包括10nm、10nm+、10nm++三個小疊代，其後就將轉向7納米製程，並且5納米和3納米也已經在規劃中。

在這些階段，英特爾正對多項前沿技術進行研究和布局，9月18日披露的技術包括：

（1）納米線電晶體：納米線結構可改進通道靜電，進一步實現電晶體柵極長度的微縮。

（2）III-V 材料（如砷化鎵和磷化銦）：可以改進載流子遷移率，讓電晶體在更低電壓和更低的有功功耗下運行。

（3）矽晶片的3D堆疊：可以在更小的面積內，實現不同的技術混裝集成。

（4）高密度內存：包括易失性和非易失性存儲技術

（5）高密度互聯：將包括新的材料和圖案成形技術。

（6）極紫外（EUV）光刻：將在現有的193納米波長工具基礎上，進一步微縮為13.5納米波長

（7）自旋電子（Beyond CMOS）：在CMOS到達微縮極限後，繼續提高密度和降低功耗。

（8）神經元計算：採用不同的處理器設計和架構，以更高的能效執行某些計算功能。

【10納米落地，怒懟三星台積電】

技術密集、資金密集的晶片業，註定是一個寡頭競爭的天下。

經過多年廝殺，半導體行業中有能力製造最先進晶片的公司已經屈指可數。

在10年前，有18家公司擁有自己的晶圓廠，但現在，這個數字已經減少到英特爾、三星、台積電、格羅方德4家。

"其中，只有3家在投資開發規模量產型的製程技術，只有2家公司真正有一體化的器件生產能力。

"Stacy J. Smith說。

今年以來，三星和台積電都給英特爾帶來了巨大壓力。

就在9月11日，台積電聯合ARM、Xilinx等公司，發布了全球首顆7納米晶片，並宣布該晶片將於2018年正式量產。

此前它的10納米晶片，已於去年就已經宣布量產；而5納米晶片則計劃於2019年開始風險試產。

三星也在去年就宣布10納米晶片量產，計劃於今年內年風險試產8納米晶片，明年內實現7納米晶片的商業化。

此外，它在6、5、4納米的製程也都已有規劃。

它們的製程工藝，真的已經趕超英特爾了嗎？

9月19日，在"英特爾精尖製造日"現場，英特爾中國全球副總裁兼中國區總裁楊旭對此的回應是：

"老虎不發威，當我們是病貓！"

在英特爾看來，友商們都是在玩數字遊戲。

""業界現在有一種趨勢，對自己節點的命名製造混淆概念，即使電晶體的密度並沒有提升，但仍繼續為其採用新一代製程節點命名。

"Stacy J. Smith說。

英特爾認為，下面這個已被業界廣泛使用的公式，可用於任何製造商的任何晶片晶片，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，從而改變製程節點命名的亂象。

英特爾表示，如果從按照這個公式的比較，英特爾的晶片性能遠遠領先於競爭對手。

比如，在14納米製程上，英特爾認為自己"領先了3年"。

而在10納米製造上，英特爾也表示，自己"領先了整整一代"。

比如，英特爾宣稱，自己的10納米工藝採用第三代 FinFET（鰭式場效應電晶體）技術和超微縮技術，擁有全球最密集的電晶體和金屬間距，最小柵極間距從70納米縮小至54納米，最小金屬間距從52納米縮小至36納米，邏輯電晶體密度可達到每平方毫米1.008億個。

這個數據，較業界其他的"10納米"高了差不多1倍。

"相比其他友商的'10納米',英特爾的10納米技術領先了整整一代。

"英特爾技術與製造事業部製程架構與集成總監Mark Bohr說。

【爭奪代工市場，爭奪中國市場】

一向不評論友商的英特爾，為何此次突然發威？

一個重要的原因，在於英特爾正在大舉殺入晶片代工市場，這意味著它將與三星和台積電產生更激烈的直接對抗。

在2016年，台積電在全球晶圓代工的市占率為50.6%，其後依次是格羅方德9.6%，聯電8.1%，三星以7.9%排名第四，但去年以來一直不斷擴大產能，並已宣稱將全力擴大代工業務規模，"目標市場第二"。

而英特爾生產的晶片，過去主要都是自用，代工業務從2013年才在小範圍內啟動。

儘管如此，英特爾在這個市場依然雄心勃勃。

"目前，英特爾的代工廠完全有能力支持客戶的大規模生產需求，市場也有很多的機會。

"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說。

英特爾瞄準的，是利潤更豐厚，自身也更具比較優勢的高端晶圓代工市場。

自2010年以來，高端晶圓代工市場複合增長率達14%，2016年市場規模已達到230億美元，同時市場規模還將不斷增長。

其中，中國將成為一個極為關鍵的主要市場。

受益於國家扶持和市場增長，中國晶片產業正在迎來井噴。

據全球晶片設備行業協會SEMI估算，2017年中國在晶圓代工廠領域的整體支出（包括建築與設備）將由2016年的35億美元增長至54億美元，增幅達54%，而在2018年，這一數字將有望達到86億美元。

Zane Ball表示，58.5%的半導體消費發生於中國，但中國無圓晶廠全球占比為25%，這意味著一個巨大的機會。

而且，從市場上來看，由於英特爾不像台積電只做代工，也不像高通、AMD、華為等只做設計，它既懂設計又有工廠，所以代工業務受到限制，與很多競爭對手難以達成合作。

在這方面，來自中國的大量客戶卻沒有這個顧慮。

"我們要進入專業晶圓代工，還要在中國大有所為。

"Zane Ball說。

"建造並裝備一家頂尖晶圓廠所需要的投資，至少需要100億美元。

過去5年，我們已經投資了500億美元，在全球都有頂尖的晶圓廠和封裝測試廠，這讓我們有更高的良率，有足夠的產能來應對市場不斷變化的需求，而且可以更快，以更低成本調整生產。

" Stacy Smith說，這些都將為英特爾的代工業務提供強大的、獨特的競爭力。

目前，英特爾的技術與製造集團員工已超過3萬人，製造廠房面積則達到400萬平方英尺，每秒可以生產100億電晶體，是全球少數可以做高尖端晶圓代工的廠商。

而在中國，英特爾的員工也超過7000人，自2004年以來的協議投資超過130億美元。

下一步，英特爾的代工業務將瞄準兩個細分市場。

一個是網絡基礎設施，包括網絡處理器、FPGA（可編程晶片）；另一個是移動和物聯網設備。

目前，英特爾代工業務將開放22納米、14納米和10納米技術，並提供包括完整的行業標準IP組合，經過認證的電子設計自動化（EDA）工具流等系統支持。

其中：

14/10納米低功耗和高性能移動平台旨在支持客戶在旗艦/主流移動產品細分市場推出最高性能、最低功耗的智慧型手機、平板電腦和消費設備。

22 FFL（FinFET 低功耗）平台則將為入門級智慧型手機、物聯網設備、連接解決方案、可穿戴設備和車載系統帶來最低功耗與卓越性能。

值得注意的是，英特爾的代工業務是由一個生態系統內的不同企業共同完成。

比如，中國本土的展訊，就是英特爾在14納米和22納米領域的重要合作夥伴。

展訊的 SC9861G-IA 和 SC9853I 兩款14納米晶片， 均是使用英特爾的低功耗平台製造而成。