英特爾卷土重來，誰能坐穩(wěn)后摩爾時(shí)代工藝制程王座？

據(jù)國外媒消息，英特爾副總裁兼技術(shù)開發(fā)負(fù)責(zé)人Ann Kelleher近日表示，英特爾公司正在實(shí)現(xiàn)重新獲得半導(dǎo)體制造領(lǐng)導(dǎo)地位這一目標(biāo)。

Kelleher表示：“英特爾按季度制定的里程碑顯示，我們處于領(lǐng)先地位或步入正軌。”她說，英特爾目前正在量產(chǎn)7nm芯片，另外已準(zhǔn)備好開始制造4nm芯片，并將準(zhǔn)備在明年下半年轉(zhuǎn)向3nm。

誰能坐穩(wěn)后摩爾時(shí)代工藝制程王座？

英特爾CEO基辛格曾表示要重回生產(chǎn)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位，“重回領(lǐng)導(dǎo)地位”的前提條件是，英特爾曾經(jīng)長期處于領(lǐng)導(dǎo)地位。以及此處我們所談及的生產(chǎn)技術(shù)，具體是指半導(dǎo)體尖端制造工藝。

回溯英特爾早期工藝，在14nm之前，英特爾始終推動(dòng)著業(yè)界的主要制程工藝創(chuàng)新，并始終保持著比別家fab和foundry廠領(lǐng)先幾年的技術(shù)水平。比如在90nm時(shí)代，英特爾針對應(yīng)力增強(qiáng)引入eSiGe(嵌入硅鍺)，為業(yè)界首位；2005年英特爾首度采用HKMG(high-k metal gate，高介電常數(shù)金屬柵)，比別家提前了5年以上；2011年英特爾22nm工藝首次引入FinFET結(jié)構(gòu)晶體管......

在14nm以后，英特爾遭遇技術(shù)瓶頸，首先是原本計(jì)劃的Fab 14工廠升級工藝被取消，而后10nm屢屢受挫，7nm變得遙遙無期。直至今年，英特爾在IEEE VLSI會(huì)議上公開了自己首個(gè)7nm工藝。

在英特爾先進(jìn)工藝陷入停擺的這段時(shí)間，臺(tái)積電和三星一路高歌猛進(jìn)，臺(tái)積電自7nm工藝后則穩(wěn)坐先進(jìn)節(jié)點(diǎn)王座。

2018年N7(7nm)工藝問世可作為臺(tái)積電超過英特爾的拐點(diǎn)，也是這時(shí)，AMD Zen 2架構(gòu)CPU開始采用臺(tái)積電7nm工藝，并在最終出售的CPU產(chǎn)品上，首次實(shí)現(xiàn)對英特爾處理器的部分超越。此后臺(tái)積電迅速在2020年推出6nm和5nm，并宣布在今年4季度量產(chǎn)3nm，以及計(jì)劃于2024年下半年進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn)的2nm節(jié)點(diǎn)。

向上追趕是常態(tài)，英特爾計(jì)劃2030年超越三星代工業(yè)務(wù)，而三星也揚(yáng)言2030年要超越臺(tái)積電。今年7月，三星宣布量產(chǎn)3nm制程，并將率先采用GAA技術(shù)還計(jì)劃2023年推出第二代3nm制程，并更進(jìn)一步計(jì)劃到2025年發(fā)展達(dá)到2nm制程，到2027年達(dá)到1.4nm制程。業(yè)界人士表示，三星的計(jì)劃表還是有可能實(shí)現(xiàn)的，其目前的關(guān)鍵問題還在于產(chǎn)品良率。

據(jù)TrendForce集邦咨詢研究顯示，在今年第二季前十大晶圓代工產(chǎn)值中，臺(tái)積電第二季營收為181.5億美元，5/4nm營收季增約11.1%，是第二季營收表現(xiàn)最佳的制程節(jié)點(diǎn)，7/6nm制程節(jié)點(diǎn)營收季增2.8%。三星方面，7/6nm產(chǎn)能陸續(xù)轉(zhuǎn)換至5/4nm制程，良率持續(xù)改善，帶動(dòng)第二季營收達(dá)55.9億美元，季增4.9%。同時(shí)，首個(gè)采用GAA架構(gòu)的3GAE制程于今年第二季底正式量產(chǎn)，首波客戶為挖礦公司PanSemi。

當(dāng)下，跌出神壇的英特爾計(jì)劃通過在產(chǎn)業(yè)、人才、技術(shù)等各個(gè)方面的布局重回巔峰，聚焦在尖端制造工藝方面，英特爾的計(jì)劃是4年要推進(jìn)從Intel 7到Inetl 18A的5個(gè)主要工藝節(jié)點(diǎn)。

英特爾2022年投資者大會(huì)圖

Intel 7已經(jīng)在2021年量產(chǎn)，英特爾計(jì)劃將于今年下半年量產(chǎn)(或做好量產(chǎn)準(zhǔn)備)Intel 4（相當(dāng)于7nm）；在明年下半年量產(chǎn)(或做好量產(chǎn)準(zhǔn)備)Intel 3；2024年上半年量產(chǎn)(或做好量產(chǎn)準(zhǔn)備)Intel 20A;以及2024年下半年量產(chǎn)(或做好量產(chǎn)準(zhǔn)備)Intel 18A。

業(yè)界人士表示，英特爾4年跨5個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)劃雖然有些夸張，但是值得注意的是，英特爾已經(jīng)在一些方面充分吸取了此前的教訓(xùn)，并做了一些技術(shù)方面的更改。

早年英特爾嚴(yán)格地遵循著“摩爾定律”，畢竟摩爾定律就是英特爾的Gordan Moore提出的，在此期間，英特爾十分執(zhí)著晶體管密度的闕值。公開資料顯示，從英特爾公布的邏輯晶體管密度進(jìn)化方向看22nm→14nm，英特爾達(dá)成了2.5倍晶體管密度提升；而14nm→10nm，英特爾的目標(biāo)是2.7倍的晶體管密度提升。英特爾當(dāng)年稱其為Hyper Scaling超級縮放。這些值可謂是非常的客觀的，畢竟臺(tái)積電N7→N5 1.9x密度提升，N5→N3 1.6x密度提升已經(jīng)是業(yè)界領(lǐng)先了。

同樣的，業(yè)界有許多人士認(rèn)為，英特爾10nm、7nm工藝難產(chǎn)的關(guān)鍵，就在英特爾對于晶體管密度的偏執(zhí)上。英特爾在2021年對其工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了改名操作，并推出了4年更新5代節(jié)點(diǎn)的設(shè)想，實(shí)際上都是對過去偏執(zhí)于晶體管密度提升這一傳統(tǒng)的拋棄。

從臺(tái)積電、三星、英特爾的先進(jìn)節(jié)點(diǎn)計(jì)劃看，如果大家的工藝進(jìn)程都按時(shí)推進(jìn)的話，三家可能會(huì)在2024或2025年兩年里推出的2nm工藝上正面交鋒，屆時(shí)又將發(fā)生什么樣的變數(shù)呢？我們拭目以待！