摘要:過去幾年時間里,英特爾雖然在桌面領域仍過著“無敵是多么空虛”的日子,但是圍繞其芯片制造技術的話題討論越來越多了,特別是與很多開始被人熟知的芯片制造廠商相比,比如臺灣的芯片制造商臺積電。很多話題討論的開始,均是基于每一次非英特爾芯片制造商對制造工藝的升級。
最初,臺積電和三星明確表示,將以最快的速度從“20 納米”過渡的“14/16納米”,而且將會重點發展稱之為“FinFET”的晶體管結構器件,重點宣傳新工藝相比傳統而言芯片面積將得到大幅縮減,適配每一代工藝制程。
另一方面,當時英特爾也正處于 22 納米工藝技術到 14 納米的過渡中,并且英特爾也掌握了第二代 FinFET(Tri-Gate)器件技術。不過,英特爾的動作太慢了,導致三星和臺積電各自挑釁稱,其 16 和 14 納米已經領先英特爾,而英特爾仍無法完全脫離 22 納米的工藝制程,并且還有事實證明,臺積電的 20 納米工藝的晶體管密度比英特爾的 22 納米更高。
英特爾從 22 納米過渡到 14 納米的時間實在過于漫長,這點不假,而且英特爾也意識到了,在工藝制程技術同步發展的過程中,晶體管密度的競爭相當重要。事實上,面對民間乃至業界廣為談論的誤導性話題,英特爾并沒有刻意的做任何回應,但當英特爾正式公布自家 14 納米技術時,才真正確定了不可動搖的領先地位。
下圖為英特爾官方提供的邏輯面積比例圖:
從這個英特爾的圖來看,英特爾承認自家的 32 納米不如 28 納米工藝,主要是指柵極與柵極之間的間距前者不如后者。再到 22 納米與 20 納米工藝的對比,結果亦是如此。不過,確實只有在 14 納米和 16 納米工藝節點,才超過了其余競爭對手,確立起領先的地位。
所以,三星和臺積電所說的都是事實,這兩大越來越出色的芯片代工廠在 20 納米制程時代確是領先于英特爾 22 納米。但不可否認英特爾新一代 14 納米更為出色,至少晶體管密度的優勢上超過了其他對手的 14/16 納米工藝節點。
工藝是一回事,那晶體管的實際性能呢?
多年以來,英特爾從未放棄過任何吹噓自己的芯片技術,只是在臺積電和三星上位之后收斂了很多。而且,難能可貴的是英特爾竟然沒有過度宣傳自家的第二代 FinFET 工藝,畢竟其余競爭對手在其 14 納米問世時,均處于第一代 FinFET 工藝水平。簡單的說,英特爾 14 納米正式問世之初,從晶體管性能的角度來看,整整領先了競爭對手一代。
在很多對芯片深度評測的機構報告中,尤其是權威站點 ChipWorks,我們可以看到英特爾 14 納米晶體管所有性能指標均領先于其他競爭對手。更重要的是,ChipWorks 通過先進的透射電子顯微鏡觀察分析發現,英特爾 14 納米芯片的晶體管鰭片間距做得最為緊密,堪稱這個星球上迄今最先進的半導體工藝,全面領先代工廠的 14/16 納米。
英特爾 22 納米和 14 納米晶體管鰭片細節對比:
所以,質疑英特爾在晶體管性能優勢競爭中落后的人都該閉嘴了。為什么,將下面三星的 14 納米 FinFET 工藝晶體管細節與上面英特爾的對比就能明白。在 22 納米時代,英特爾的晶體管鰭片的確不夠出色,但 14 納米鰭片看起來已近乎“垂直”,使得了鰭片更高、更薄,更易于提高晶體管的驅動電流和性能。
而三星的 14 納米 FinFET 工藝晶體管細節,請注意看,很顯然更像是 2011 年英特爾 22 納米工藝時代的水平,宣稱超越難免有點大嘴了,畢竟無論如何還是基于第一代 FinFET 工藝打造。
三星 14 納米 FinFET 晶體管細節圖:
當然了,性能突飛猛進不太現實,而且英特爾考慮到了移動領域和其他應用的競爭,畢竟在這些領域不需要非常高的 CPU 頻率。但說到頻率,英特爾的 14nm 駕馭大于 4GHz 不會存在任何技術障礙,而代工廠的 14/ 16 納米當前仍然相當困難。
代工廠一直在進步
不可否認,在芯片制造業,各大代工廠尤其是三星和臺積電的進步非常之大,并且正在加快步伐縮減與英特爾的技術差距,盡管英特爾長期處于領先,但當前十分需要將差距拉開更大。
我們不清楚英特爾是否是缺乏競爭壓力,但在移動領域,三星 14 納米 FinFET、臺積電 16 納米 FinFET 兩大工藝的競爭可謂空前慘烈,從合伙代工蘋果 A9,到爭搶各路訂單,殺得好不熱鬧。更重要的是,兩大代工廠已經做好了部署全新工藝制程的準備,不止是第二版,還包括第三版。
例如說,臺積電第一代是標準的 16 納米 FinFET 工藝,之后推出的第二代 FinFET Plus(FF+) 增強版已經部署。至于下一代 FinFET Compact(FFC)也已經完成了設計研發,并確定本季度就可以投入量產,提前了大半年。
三星方面,其第一代 14 納米是 Low Power Eatly(LPE),現在第二代 Low Power Plus(LPP)已經開始量產,重點產品為 Snapdragon 820 和 Exynos 8890。三星高管聲稱,衍生于第二代的下一版 14 納米也將很快推出。
更長遠的計劃上,無論是三星和臺積電都已經開始朝著 10 納米的目標邁進。臺積電表示,10 納米今年即可試產,正式批量生產等到 2016 年年底,或者是 2017 年的第一季度。至于三星也提供了大概相同的線路圖,堅稱 2016 年年底 10 納米就可量產,2017 年一定會出現在手機和平板電腦上。
反觀英特爾,不僅桌面處理器“Tick-Tock”策略在兩年前已經被打破,而且第一款基于 10 納米工藝的產品按計劃要等至 2017 年下半年才能推出。除非英特爾改革研發模式,否則今年年底將喪失工藝領先的地位。作為半導體芯片領域的巨頭,英特爾長期自信滿滿,但在當前競爭環境中,還真的得加把勁了。