7nm工艺“卡壳”,英特尔“尚能饭否”?

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超出预期的营收往往能增加资源市场的决心,带动股价市值的双重增进,可方才发布第二季度财报的英特尔却成了一个破例。明明手握营收同比增进19.53%、净利润同比增进22.16%的好成就,股价却不升反降,在财报发布当天重挫16%。


这一反常现象的原因,是英特尔在制程工艺上的再度“卡壳”。英特尔CEO Bob Swan在投资者德律会议中透露,其7nm手艺进度已经掉队内部规划一年,面向消费市场的7nm CPU将推迟到2022岁终或许2023岁首上市。


Swan同时透露,在制程研发大将加倍务实,考虑使用自家代工,第三方代工场代工,或许两者皆有的体式来生产芯片。作为公家视野中最为活跃的IDM,英特尔考虑使用第三方代工的新闻也“一石惊起千层浪”。英特尔制程“卡壳”或者是哪些身分造成的?英特尔会失去在代工和较量范畴的优势地位吗?


手艺指标过于激进


越来越小的数字,是代工场商制程迭代最直观的转变。固然英特尔、三星、台积电都以“14,10,7”等数字来定名制程节点,可响应数字对应的指标却大不沟通。


业界知名专家莫大康向《中国电子报》记者指出,英特尔从10nm起头制程进展迟缓,或者与其制程缩小过快以及采用钴材料有关。


所谓制程缩小过快,是指英特尔对晶体管密度的提拔力度相对激进。按照摩尔定律,IC上可容纳的晶体管数目约每隔18个月便会增加一倍。可今朝来看,最切近每一代工艺提拔一倍晶体管密度的厂商,是英特尔。其10nm晶体管密度是14nm的2.7倍。凭据韩国媒体曝光的英特尔2019年投资者会议资料,英特尔7nm晶体管设计密度较10nm翻了一番。而台积电、三星并没有死守摩尔定律。凭据市调公司IC Knowledge发布的数据测算,台积电10nm晶体管密度是14nm的1.8倍,7nm(N7FF)的晶体管密度是10nm的1.8倍。三星10nm晶体管密度是14nm的1.6倍,7nm晶体管密度(7LPE)是10nm的1.8倍。


是以,固然台积电、三星已经实现了7nm的量产,但两家厂商的7nm晶体管密度略低于英特尔的10nm工艺。这也意味着,英特尔的7nm比台积电和三星的7nm更难实现。


为了鞭策摩尔定律在10nm以下持续成长,英特尔将目光转向了材料。在10 纳米以下制程,以“铜”作为导线材料起头露出导电速度不足等瑕玷,而钴的填满能力、抗阻力、靠得住度正好能冲破铜材料的瓶颈。资料显露,英特尔将在 10 纳米工艺节点的部门互连层上导入钴材料。


曾经,三星为了率先在7nm节点导入EUV手艺,导致量产时间掉队于台积电。若是说EUV的导入是“hard”模式,那材料的改变就是“hell”模式。不光难以冲破,还需要材料、设备、制造厂商的配合改变,可谓难上加难。


“现在英特尔正处于将连线金属材料由铜转向钴的阶段,碰到难题也很正常,因为材料厘革老是很难的,责任也与设备供给商有关。”莫大康透露。


然则,作为首个在代工买卖中采用HKMG和FinFet的厂商,英特尔对于半导体系程的进献有目共睹。若是英特尔率先在钴材料取得冲破,加上每一代产物都在晶体管密度、鳍片间距、栅极间距有着更优的指标,依然存在反败为胜的机会。只是,距离铜庖代铝作为导线材料已经二十多年,英特尔何时能啃下这块“硬骨头”,还难以预料。


IDM模式有利有弊


半导体系造首要有两个模式,一是纯做代工的Foundry(晶圆厂),二是自有设计、代工、封测的IDM。台积电是当前市占率最高的Foundry,而英特尔作为2019年营收最高的半导体厂商,也是当之无愧的IDM代表。


然则,10nm的频频耽延与7nm的再度延迟,也激发了业界对于Foundry和IDM模式的商量,有概念认为,IDM已经跌下神坛,不再适合精尖制程的成长模式。


复旦大学微电子学院副院长周鹏向《中国电子报》透露,IDM模式有利有弊。英特尔对峙的IDM模式优势在于从芯片设计、制造到最终发卖悉数自成一体,无需依靠其他半导体企业,但也存在显著的劣势。尤其是对于半导体进步工艺制程研发的高精尖范畴,制程节点的提拔推进,动辄需要几十亿甚至上百亿美元的研发投入,并对回报周期赐与耐烦,这与注重财报的企业治理层显然是矛盾的。这或者是英特尔近年来在制程进展迟缓,工艺竞争上略显疲态的主要原因。


“相对Foundry,IDM公司将承担更高的投资风险,市场风向的改变或许芯片财富流程任何环节的延迟都将影响公司整体的资源回流与营收,是以IDM对于公司的规模、资源运营以及治理成本提出了更高的要求。”周鹏指出。


然则,英特尔的失利,并不料味着IDM模式的失效。周鹏透露,IDM公司具备加倍显着的品牌优势,以英特尔、三星为例,在充沛的运营资源和市场规模前提下,具备率先实验履行进步的FinFET、GAA半导体工艺手艺,将芯片的设计与制造等多个环节进行协同优化,最大化地完成芯片机能的提拔。相较而言,Fabless厂商贫乏实现芯片产物化的要害步伐,其芯片设计离不开Foundry产商的合作介入。


莫大康透露,把英特尔的7纳米受阻与IDM模式关联起来是不客观的。


“英特尔起头追求第三方的代工是个旌旗,透露英特尔工艺受阻,或产能不足。但它的代工仅是部门产物,英特尔自身的产能并没有住手生产。”莫大康透露,“全球IDM模式仍然畅旺,中国半导体很多企业也起头迈向IDM,这是市场、产物、手艺配合感化的究竟。”


与AMD的竞争加倍焦虑


与英特尔受到资源市场质疑的景况相反,AMD在英特尔发布财报当天,股价飙涨了16%。2019年,AMD推出采用台积电7nm制程的锐龙3000系列CPU及Radeon系列显卡,而5nm的Zen4系列正在按照规划研发。AMD路线图显露,Zen4架构的EPYC处理器代号“Genoa”,估计在2022年以前推出。


尽量英特尔的10nm可以和台积电的7nm对标,一旦AMD率先迈入5nm,依然会在制程上领先英特尔的处理器产物。周鹏透露,尽管英特尔已实现量产的10nm芯片在逻辑晶体管密度上相当于台积电与三星的7nm芯片,但前两者正慢慢量产5nm芯片,早前台积电更是公布2nm工艺取得重大手艺进展,三星也积极开展3nm制程研发,反观英特尔迟滞于7nm制程,同时因良率问题而不得不延期,让其在进步半导体工艺制程上显着落伍,离台积电和三星至少4-5年的距离。


更进步的工艺节点能带给AMD两个利好。一是有利于提拔CPU主频。周鹏透露,CPU主频受限于工艺参数与构成构造的设计,更进步的节点手艺对应的晶体管延时更低,器件单元的响应速度也将更快;二是同样的晶圆上,工艺制程越小,切出的芯片越多,有利于掌握成本。这让原本就以“性价比”著称的AMD在价钱上更具优势。


然则,制程并不是独一决意CPU机能的身分。周鹏敷陈记者,对于CPU主频,指令集并行流水线设计的引入,同样能够降低电路延时,提拔系统的时钟频率。其次,系统架构的优化使得CPU在单元单子时间执行的指令数目更多,数据处理机能也得以提拔。跟着单核CPU的机能提拔逐渐接近瓶颈,多核CPU协同运作的时代应运而生,焦点数量也对CPU机能发生影响。是以,尽量Zen4架构在2021年推出,AMD的CPU可否超越英特尔的10nm CPU,也要综合指令集、架构、焦点数等多重身分考量。


今朝,在办事器和消费市场,AMD可谓高歌大进,在机能和市场份额上有了进一步的提拔。不外,英特尔也在积极备战,在7月27日调整了公司的手艺部门和高管团队,原硬件负责人Murthy Renduchintala将在8月3日脱离英特尔,原手艺、系统架构和客户端事业部一拆为五,在制程手艺执行中增强专注力和责任制。将来,是AMD进一步突围英特尔在办事器市场的软硬件生态和C端市场的消费惯性,照样背水一战的英特尔持续维持优势,令人拭目以待。独一能够确定的是,两者的拉锯会刺激CPU设计、制造手艺、成本掌握的进一步演进,为消费者带来利好。




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