不仅有10nm和22FFL工艺制程，英特尔还要联手ARM提供晶圆代工

dingzyzy · 发表于 2017-9-23 07:52:55

英特尔在工艺制程领域的造诣可谓登峰造极。2003年，英特尔推出应变硅90nm芯片，当时属于首家，领先业界三年；2007年，英特尔生产出高K金属栅极的芯片，三年后业内其它公司才推出类似产品；英特尔的32nm工艺具有“自校准通道”的技术专长，能够加强连接点的能力，互联功能对于缩小晶片面积提升密度极其重要的，同样领先业界三年。再到22nm技术，英特尔在2011年成为第一家推出了FinFET工艺的厂商，三年后市场上才出现类似产品。英特尔高级院士、技术与制造事业部制程架构与集成总监Mark Bohr总结，“在过去15年中，英特尔在逻辑制程方面推出所有创新都得到了行业的广泛采纳。”

摩尔定律已经失效？还会持续十年
这几年，英特尔的工艺制程迟迟不做更新，这让业界一度怀疑摩尔定律已死。近日，在 “领先•无界”英特尔精尖制造日上，Mark Bohr给出肯定的回答：摩尔定律继续有效。可能有人进一步追问：摩尔定律还会持续多久？Mark Bohr回答地意味深远：“如果你在20年前问半导体业内专家，他们会告诉你摩尔定律还能继续十年，如果你在10年前再问行业专家，他们还会说十年，现在你问我，我还是会回答十年。我们拿海平面打一个比方，你离海平线越来越近，但它还是不断往前推进的。”

英特尔高级院士、技术与制造事业部制程架构与集成总监Mark Bohr

英特尔原来的产品策略是Tick-Tock，一年更新一代产品，另一年更新一代工艺，从14nm周期开始拉长，14nm的更新经过了两年半还多，10nm花费了三年多。用户更关心的是英特尔后续是否回归到Tick-Tock策略上？英特尔公司全球副总裁逻辑技术开发部练习总监白鹏表示，“关于产品策略，我们每年有一个新产品，也可以说是同一技术，比如10纳米产品我们有三个wave（三代产品）出来。从产品策略上不会回到Tick-Tock。从技术节奏角度来讲，14nm和10nm，我们迈的步子比较大一点，所以时间也长一点，还要看具体的技术，我迈多大的步子，这和时间会有关系，我们还是会维持在两到三年的节奏。”

启用“失宠”的计算公式，揭开真正10nm的面纱
晶体管密度一直是工艺制程命名的主要标准，摩尔定律是指每代制程工艺都要让芯片上的晶体管数量翻一番。纵观芯片每代创新历史，业界一直遵循这一定律，并按前一代制程工艺缩小约0.7倍来对新制程节点命名，这种线性微缩意味着晶体管密度翻番。因此，出现了90nm、65nm、45nm、32nm——每一代制程节点都能在给定面积上，容纳比前一代多一倍的晶体管。再后来，制程进一步微缩越来越难，一些公司背离了摩尔定律的法则。即使晶体管密度增加很少，或者根本没有增加，但他们仍继续为制程工艺节点命新名。结果导致这些新的制节点名称偏离了摩尔定律曲线的正确位置。

一般我们理解的摩尔定律计算公式是用栅极距乘以最小金属距，但是这并不包含逻辑单元设计，而逻辑单元设计才会影响真正的晶体管密度。因此英特尔重新启用曾经流行但一度“失宠”的一个计算公式了，它基于标准逻辑单元的晶体管密度，并包含决定典型设计的多个权重因素。

Mark Bohr解释，“如果采用这种方式计算，从45纳米到32纳米一路到14纳米、10纳米，英特尔密度的提升是非常明显的，14纳米和10纳米我们做到的密度提升要比之前做的更多一些。这些14纳米和10纳米之所以做到密度更多的提升是因为用了超微缩技术，使得我们在密度上得到更大优化，分别为2.5倍和2.7倍。通过超微缩技术，10纳米将能够做到7.6平方毫米，这是一个0.43的系数。所以也意味着能耗功耗更低，密度和性能得到了提升。”

关于这一公式，笔者最大的疑惑就是出处在哪里？是否具有权威性？Mark Bohr的回答是，“这不是英特尔新创立的公式，而是存在很多年的，而且我们的客户也呼吁我们站出来对摩尔定律做出解释。”

10nm、22FFL制程亮相，英特尔领先业界三年
本次发布会的亮点要属10nm和22FFL制程的闪亮登场。

英特尔10纳米制程的最小栅极间距从70纳米缩小至54纳米，且最小金属间距从52纳米缩小至36纳米。尺寸的缩小使得逻辑晶体管密度可达到每平方毫米1.008亿个晶体管，是之前英特尔14纳米制程的2.7倍，大约是业界其他“10纳米”制程的2倍。

相比之前的14纳米制程，英特尔10纳米制程提升高达25%的性能和降低45%的功耗。相比业界其他所谓的“10 纳米”，英特尔10纳米制程也有显着的领先性能。全新增强版的10 纳米制程——10++，则可将性能再提升15%或将功耗再降低30%。

和友商制程进行对比

基于多年22纳米/14纳米的制造经验，英特尔推出了称为22FFL（FinFET低功耗）的全新工艺。该工艺提供结合高性能和超低功耗的晶体管，及简化的互连与设计规则，能够为低功耗及移动产品提供通用的FinFET设计平台。与先前的22GP（通用）技术相比，全新22FFL技术的漏电量最多可减少100倍。22FFL工艺还可达到与英特尔14纳米晶体管相同的驱动电流，同时实现比业界28纳米/22纳米平面技术更高的面积微缩。

联手ARM进行晶圆代工：“老虎”要发威了
英特尔要做晶圆代工，这个消息已经让业界很震惊，而且合作伙伴还是ARM，其中最新发布的10nm CPU测试芯片流片还具有先进的ARM CPU内核，英特尔把ARMCortex A75放到英特尔标准的晶圆代工的流程当中，使用标准的行业设计实现，电子设计自动化Place and Route工具和流程，性能高达3GHz以上。其中IP由ARM提供，只花了14周时间就完成了RTL到首个流片。同时，ARM在开发高性能的存储器、逻辑单元和CPU POP套件，以进一步扩展下一代ARM CPU在英特尔 10nm技术上的性能水平。

按照商业逻辑，ARM和英特尔应该是竞争对手关系，他们的联手有着怎样的意义？英特尔公司技术与制造事业部副总裁、晶圆代工业务联席总经理 Zane Ball解释，“第一，所有客户都希望产品上市时间缩短，这就要求代工非常标准化，非常高效，我们设计自动化的平台要非常有效地和整个生态系统能够配合起来。我们需要一个强有力的知识产权生态链，这样使得我们在整个的晶圆制造行业里面，让企业可以相互配合；第二，所有客户都要低能耗，不管是14nm、22nm，还是10nm，所有企业都希望看到单元面积减小，尺寸减小，功耗降低。因此，功耗和性能比极其重要，这也意味着很多市场非常重视的IP。英特尔和ARM之间形成合作伙伴关系，把ARMCortex A75放到英特尔标准的晶圆代工的流程当中，所以整个流程是标准化的。”

英特尔公司技术与制造事业部副总裁晶圆代工业务联席总经理Zane A.Ball

英特尔为什么要做晶圆代工？英特尔公司全球副总裁兼中国区总裁杨旭只回答了一句话：“老虎不说话，以为是病猫。”说这句话的底气是英特尔的精尖制造实力，笔者不想多讲，只想分析一下晶圆代工和自身产品的发展平衡。有两点个问题：一是有在竞争关系的公司都让同一晶圆厂来做是否合理？Zane Ball表示，“我们愿意合作，要让这样的合作能够做成。第一，我们要明确的保护知识产权，我们有非常广泛的信息系统，代工厂的业务集团和其他的业务集团是不一样的。第二，客户在供应方面会获得优先，同时在流程方面也会有平等的、透明的安排。所以这是一个非常明确的公司内部政策来处理代工业务，不会有障碍。”二是开放尖端代工业务对自身CPU有没有影响，是否需要适当放缓代工？Zane Ball指出，“我们的策略是非常简单的，我们不断的在技术上推陈出新，和我们客户保持同步的增长，满足他们的需求，尽可能快的发展我们的业务。所以，我们不会有任何顾虑是不是要适当减缓我们发展的步骤，我们开足马力，全力以赴用我们的技术和创新为客户服务、为市场服务，尽可能快的发展。”