TSMC、三星先進工藝狂飆，Intel說大家能不能誠實點？

2020-10-22

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Intel創始人是摩爾定律的提出者，Intel公司也是摩爾定律最堅定的捍衛者，前幾年Intel還在自信半導體工藝領先業界三年半，誰知道14nm節點Intel遭遇了挫折，而TSMC、三星這兩家在14/16nm節點之後好像開了掛，10nm工藝去年就宣傳說量產了，今年都要試產7nm了，5nm工藝也要在2020年搞定，這速度可比Intel快多了。

面對被以前的跟班輕鬆超越的問題，Intel也忍不住了，希望半導體公司在製程工藝描述上誠實一點，並給出統一的衡量公式。

先說說為什麼Intel要介意這個問題。

放在幾年前，Intel在半導體工藝上一直都是領先TSMC、三星等公司的，22nm節點就開始量產3D電晶體（也就是FinFET工藝），那時候三星、TSMC才推出28nm工藝沒多久，跟Intel差距確實挺遠的，Intel自然不會有什麼失落感。

但之後的情況不一樣了，Intel在14nm遇到了技術問題，原計劃的Fab 14工廠升級工藝也被取消了，以致於Tick-Tock戰略停擺，現在14nm工藝都要出四代產品了，這一代工藝要用差不多4年時間。

TSMC、三星的14/16nm FinFET工藝在這段時間追趕上來了，AMD今年推出的Ryzen處理器使用的就是GF公司的14nm LPP工藝，雖然說性能上未能超過Intel 14nm處理器，但至少雙方都是同級別工藝了，沒有什麼代差了。

三星、TSMC追趕甚至超越Intel工藝不只是因為占Intel工藝失利，還有一個很重要的原因就是TSMC、三星在製程工藝上玩起了小花招——以前他們是跟著Intel腳步走，現在有機會領先，他們在半導體工藝斷代上耍了個小花招，因為半導體實在太複雜，大家了解到的XX工藝實際上是指線寬，理論上線寬越小，半導體就越小，電晶體也越小，製造工藝越先進。

Intel 14nm工藝與TSMC、三星同代工藝比較

但實際上線寬定義半導體工藝先進程度並不準確，更有意義的是柵極距（gate pitch）、鰭片間距（Fin Pitc）等，Intel早前就對比過他們與TSMC、三星的16、14nm工藝，如上圖所示，Intel的14nm工藝在這些關鍵指標上要比三星、TSMC好得多，這兩家的工藝其實有些名不副實，落後Intel差不多半代水平。

三星、TSMC在半導體工藝命名上贏過了Intel，這實際上是商業宣傳的勝利，技術上超越Intel還有點名不正言不順，對這個問題業界早前就有過爭議了，不過這事有沒有什麼強制性約束，如何命名更多地是廠商自己的事，大家也只能聽之任之了。

在這樣的背景下，Intel今天發了一條很有意思的文章：讓我們清理半導體工藝命名的混亂吧。

文章的作者是Mark Bohr，Intel高級院士，也是處理器架構與集成部門的主管，可以說是資深的業界專家了，他在這篇文章中就指出了業界在半導體工藝命名上的混亂之態。

當然，他的重點不是批評現狀，而是給出了一個更合理的衡量半導體工藝水平的公式，如下圖所示：

Intel給出的衡量半導體工藝先進程度的公式

這個公式挺複雜的，Bohr院士指出衡量半導體工藝真正需要的是電晶體密度，這個公式分為兩部分，一部分計算2bit NAND（4個電晶體）的密度，另一部分更為複雜，計算的是SFF（scan flip flop）的電晶體密度，0.6和0.4兩個數字是這兩部分的加權係數。

Bohr院士希望半導體廠商在介紹工藝節點時也應該公布邏輯晶片的電晶體密度，而且還有一個重要的參數：SRAM cell單元面積，考慮到每家廠商的工藝都不同，在NAND+SFF密度之外最好還要獨立公布SRAM面積。

PS：現在問題又來了，Intel希望用更公平的手段來衡量半導體工藝先進程度，還給出了自己的方案，不過TSMC、三星會不會聽Intel的建議？很大機率上我覺得他們不會再追隨Intel了，不僅是因為他們從這種取巧的商業命名上嘗到了甜頭（在部分公眾眼裡TSMC、三星確實超過了Intel工藝），也是因為Intel的新方法有點複雜，對公眾來說更不容易理解。

此外，本文雖然批評了三星、TSMC在半導體工藝命名上的花招，不過公平來說這幾年他們確實取得了很大進步，以往比Intel落後至少一代工藝，現在也確實追趕上Intel，未來的7nm、5nm節點上比Intel更積極也是事實，Intel與其提出新公式，不如自己加把勁。

看完這篇文章有什麼感受與體會，不妨跟小超哥（weixin9501417）針對這件事情聊聊~

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