先進(jìn)制程競賽Intel三星臺積電誰領(lǐng)先？

　　究竟誰握有最佳的半導(dǎo)體制程技術(shù)?業(yè)界分析師們的看法莫衷一是。但有鑒于主題本身的復(fù)雜度以及晶片制造商本身傳遞的訊息不明確，就不難瞭解為什么分析師的看法如此分歧了。

　　市 場研究機(jī)構(gòu)Linley Group首席分析師Linley Gwennap表示，英特爾(Intel)將在10nm制程優(yōu)于臺積電(TSMC)與三星(Samsung)，就像在14nm時(shí)一樣。VLSI Research執(zhí)行長G. Dan Hutcheson認(rèn)為，臺積電即將量產(chǎn)的10nm制程將大幅超越英特爾的14nm節(jié)點(diǎn)，而且臺積電正以較英特爾更快的速度超前進(jìn)展。此 外，International Business Strategies (IBS)創(chuàng)辦人兼執(zhí)行長Handel Jones則指出，英特爾與臺積電的10nm制程技術(shù)性能旗鼓相當(dāng)。

　　但各方均同意，有多種變數(shù)決定了元件如何制造，對于不同類型晶片的影響也各不相同。分析師們也把責(zé)任歸咎于行銷部門，認(rèn)為他們經(jīng)常是讓情況變得更加模糊，而非厘清現(xiàn)實(shí)。

　　“事實(shí)上，沒有一種衡量方式能夠決定一項(xiàng)技術(shù)的性能、功耗與電晶體密度，”Jones說，“金屬層M1間距十分重要，但局部互連也會影響到布線的閘極密度與性能;閘極間距對于閘極密度相當(dāng)重要，但鰭片高度也明顯影響性能?！?/p>

　　“互連延遲正成為重大的挑戰(zhàn)，尤其是在10nm時(shí)有80%的性能都取決于互連延遲的影響，”他補(bǔ)充說。

　　從Linley Group的衡量指標(biāo)來看，英特爾比臺積電和三星更具優(yōu)勢

　　(來源：Linley Group)

　　FinFET的高度與線寬可作為衡量技術(shù)節(jié)點(diǎn)與晶片制造商實(shí)力的良好指標(biāo)。Hutcheson認(rèn)同這一觀點(diǎn)，他并表示，SRAM的單元尺寸也值得考慮。

　　但是，“我認(rèn)為技術(shù)進(jìn)展的終極衡量標(biāo)準(zhǔn)在于隨著每一技術(shù)節(jié)點(diǎn)倍增密度的能力，”Hutcheson說，“英特爾至今在每一節(jié)點(diǎn)都是這么做的?！?/p>

　　也就是說，臺積電在10nm達(dá)到的M1金屬層間距已“完整微縮(?70%)，領(lǐng)先英特爾的14nm，”Hutcheson強(qiáng)調(diào)，英特爾持續(xù)14nm節(jié)點(diǎn)已經(jīng)2年了。

　　隨著近期披露10nm與7nm計(jì)劃，“臺積電不僅證明擁有扳回勝局的魔力，同時(shí)還踩著比任何人更快的進(jìn)展步調(diào)，”他補(bǔ)充說。

　　同時(shí)，盡管在今年1月，一些業(yè)界還不那么看好其16/14 nm節(jié)點(diǎn)，但臺積電目前的16nm節(jié)點(diǎn)“在相同的時(shí)間架構(gòu)下，已經(jīng)在營收與良率方面雙雙超越了28nm，”他強(qiáng)調(diào)。

　　節(jié)點(diǎn)性能與名稱無關(guān)?

　　Gwennap表示，技術(shù)節(jié)點(diǎn)的傳統(tǒng)衡量標(biāo)準(zhǔn)是電晶體尺寸，亦即所測得的最小閘極長度。然而，歸功于市場行銷的努力，如今的節(jié)點(diǎn)名稱不再與閘極測量結(jié)果吻合了，“但其差距也不算太大——英特爾14nm制程的閘極長度約相當(dāng)于三星(Samsung)的20nm?！?/p>

　　不過，Gwennap說，臺積電和三星目前“在速度與密度方面都遠(yuǎn)落后英特爾的14nm制程，”以此來看，他認(rèn)為三星的節(jié)點(diǎn)更適合稱為17nm，臺積電則為19nm?！邦A(yù)計(jì)在10nm時(shí)的情況類似...三星與臺積電將在速度與密度方面落后英特爾約半節(jié)點(diǎn)?！?/p>

　　然而，光是最小閘極長度并不足以決定一切，Chipworks資深研究員兼技術(shù)分析師Andy Wei表示，“定調(diào)一項(xiàng)技術(shù)是否最優(yōu)高度取決于與面積微縮有關(guān)的制程成本?？蓺w結(jié)為比較布線單元級的技術(shù)能力，以及達(dá)到該密度所需的成 本，Chipworks正是以此作為基準(zhǔn)”。

　　Linley Group認(rèn)為，三星可望最先推出10nm制程，但英特爾的表現(xiàn)會更優(yōu)

　　(來源：Linley Group)

　　自從德州儀器(TI)為了如何衡量閘極長度而戰(zhàn)，制程節(jié)點(diǎn)的命名之爭已經(jīng)延續(xù)25年了。Hutcheson說，TI采用有效閘極長度，而矽谷晶片制造商則以更大的閘極長度作為指標(biāo)。

　　在1990年代，當(dāng)線寬微縮至奈米級時(shí)，“新的論據(jù)認(rèn)為閘極長度不再適用，因?yàn)槲g刻削薄而使M1金屬級間距成為更適合的標(biāo)準(zhǔn)——不過當(dāng)時(shí)卻仍由閘極長度決定性能?！?/p>

　　其后，臺積電宣稱其40nm制程比英特爾使用的45nm節(jié)點(diǎn)更好，但除了“更好”似乎也沒提出任何指標(biāo)，Hutcheson指出，“從那時(shí)起，就一直有點(diǎn)像 是各說話一樣。例如，Globalfoundries的32nm和28nm之間真正的差異是32nm是SOI制程，28nm則是bulk制程?！?/p>

　　臺積電已經(jīng)明確表示其16nm制程采用20nm的后段制程技術(shù)——FinFET電晶體層疊于頂部。在最近于圣荷西舉行的會議，臺積電表示，其7nm節(jié)點(diǎn)將會 較其10nm制程密度更高1.63倍，Chipworks的Wei說，“這表示2種尺寸微縮0.7倍的性能提高還不到2倍，而節(jié)點(diǎn)名稱則微縮至0.7 倍?！?/p>

　　“市場行銷元素強(qiáng)烈影響節(jié)點(diǎn)的命名，著眼于頂部層級，但設(shè)計(jì)工程師知道他們所選擇的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，”Jones表示。畢竟，“只要制程技術(shù)快速、低功耗且低成本，那么怎么稱呼都不重要?！?/p>