摩爾定律的下一步：英特爾將推出新一代10納米晶片

● 2017年，英特爾公司將利用其製造業優勢研發新一代晶片。

目前看來，對於摩爾定律的未來發展，人們普遍持悲觀態度。

但英特爾公司對於摩爾定律的前景，至少在未來幾年內，則持絕對的樂觀態度。

在2017年，英特爾公司將推出第一批利用新型、10納米晶片製造技術生產的處理器。

英特爾透露，與之前的相比，以此種方式生產出的電晶體成本較低，延續了幾十年來摩爾定律的核心趨勢，同時也駁斥了一種普遍的說法——電晶體生產成本已降到了最低點，無進一步降低的空間。

在未來幾年，英特爾計劃進一步改進這些電晶體的設計。

而且，公司將首次對生產技術進行優化，以適應想要使用英特爾設施生產基於ARM架構晶片的公司，而ARM架構幾乎普遍存在於現代移動處理器中。

雖然情況並非總是如此，但關於英特爾新一代晶片的名稱，以及聯結晶片上某一特定功能維度的節點，目前均鮮有所聞。

英特爾的高級研究員馬克•波爾（Mark Bohr）透露，與目前英特爾的14納米晶片技術以及其他公司的10納米晶片技術相比，英特爾的10納米晶片的電晶體的密度將更高。

關於新一代晶片的尺寸，目前英特爾尚未有詳細數據公布。

但電晶體閘極（負責開關）的長度和閘極的間距將會更短，最小閘極間距將由70納米降至54納米。

邏輯單元（用來執行標準邏輯功能的電晶體組合）的尺寸不到14納米晶片技術的46%。

波爾認為：與過去相比，新一代晶片技術在微型化方面顯然更勝一籌，同時也有助於消除晶片製造更新換代放緩的當前趨勢。

波爾說：「重要的信息是：這個節點和我們據此而製造的產品將有希望辯駁這個行業現有的疑慮——摩爾定律正在放緩。

」

與14納米晶片相比，製造10納米晶圓晶片的成本肯定更高，但英特爾公司透露：每個電晶體的成本將會降低。

預計10納米晶片將在切換速度和能耗方面做出改進。

然而時鐘頻率仍不易增加，多年來一直如此。

波爾說：「除了降低電晶體成本之外，新一代晶片技術的主要目標在於功率的減少或能效的提高。

」微型化及效率的提高將為伺服器晶片增加更多的內核，為圖形處理器（GPU）增加更多的執行單元。

不斷發展的晶片市場：10納米技術生產的晶片將首先出現。

但主要負責市場調研的國際業務戰略公司（IBS）則預計蘋果和其它公司將會更關注下一節點：7納米

過去，英特爾每隔幾年都會通過採用新型晶片製造技術來升級電晶體。

但關於14納米晶片，英特爾推出的技術或許可以被稱為「半節點」：在10納米晶片技術推出之前對14納米晶片電晶體做出了一系列改進。

英特爾還計劃在10納米晶片技術推出之後，研發出兩種「半節點」（10納米+和10納米++），之後再推出新一代的7納米晶片製造技術。

在某種程度上，這是對晶片更新換代面臨的與日俱增的挑戰做出的反應。

波爾說：「如果研發出10納米或7納米晶片製造技術要花費很長時間，那麼退而求其次，我們應該努力研發可以提高現有產品性能的辦法，確保每年都能推出更好的產品。

」

日益普及的ARM技術：基於ARM技術的晶片的年銷售量已經大幅度超越世界人口數量，2014財政年度為121億；2015財政年度為149億。

難怪英特爾公司正準備著手生產這種晶片

三星電子和台灣積體電路製造公司也在生產10納米晶片。

2016年10月，三星電子宣布已率先實現量產，預計採用該晶片的裝置將於2017年初面市。

格羅方德公司（GlobalFoundries）則決定於2018年開始直接研發7納米晶片。

VLSI Research是一家負責調查分析半導體行業發展狀況的公司，該公司的執行總裁丹•哈奇森（Dan Hutcheson）認為，這個行業的各大企業都在努力突破微型化的極限。

他說：「他們正經歷著巨大的飛躍。

」但步調並不完全一致：如果將各大企業生產的10納米晶片進行對比，英特爾的產品在特徵尺寸方面仍處於絕對的領先地位。

另外，哈奇森認為，英特爾與其他晶片製造商的不同之處就在於生產過程的可控性和一致性。

這使英特爾在晶片代工生產服務方面（即利用英特爾的生產線為其他公司製造晶片）具有顯著優勢。

對於英特爾來說，為其他公司製造晶片是一種新的發展途徑。

而加強ARM處理器的生產能力則是重要步驟。

哈奇森說：「如果沒有ARM，想要為其他公司製造晶片就會很難，因為ARM是標準架構。

」

英特爾透露，首款10納米晶片將優先在其處理器上採用，不過或許要等到2018年才能對業內開放。

作者：雷切爾•科特蘭(Rachel Courtland) 是IEEE Spectrum雜誌資深副主編，主要負責半導體領域的報導，2014年獲尼爾獎。

科特蘭是加州大學聖克魯茲分校科學傳播專業研究生，同時持有賓夕法尼亞大學和埃默里大學的物理學位。

陳軼翔/編譯 世界科學（World-Science）