“牙膏廠”英特爾終于要擠出10nm芯片了

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“牙膏廠”英特爾終于要擠出10nm芯片了

近日,芯片巨頭英特爾終于宣布其 10nm 芯片有望在 2019 年下半年開始出貨。

摩爾定律發展到今天已經失效,這些年來,英特爾在 10nm 工藝制程上一直發展不順利,近乎難産。以至于從 2015 年發布 Skylake 架構芯片以來,該公司一直在 14nm 工藝上修修補補,甚至有傳言稱英特爾内部已完全放棄 10nm 計劃。所幸,英特爾宣布明年将推出下一代 Sunny Cove 架構的酷睿(Core)與至強(Xeon)芯片。

據了解,Sunny Cove 是一種基于 10nm 工藝構建的增強型微架構。但英特爾推出的并非是完全體的 10nm 芯片,而是通過 Foveros 技術将不同性能、不同部分封裝在一起,僅高性能部分使用 10nm 工藝制程。

Foveros 是一種邏輯芯片 3D 堆疊技術,之前已經應用在存儲芯片上,但用在 CPU 上仍有困難。Foveros 技術允許将複雜的邏輯芯片堆疊在一起,從而提供更大的功能,使處理器不同部分的組件與相應的制造工藝匹配。例如,高性能 CPU 内核可能構建在性能最高的 10nm 工藝上,但集成 USB、Wi-Fi、以太網、PCIe 的 I/O 連接部分不需要這麼高的性能,采用 14nm 甚至 22nm 工藝可能更有意義,因為其性能足夠,但功耗和成本要低得多。Foveros 意味着處理器可以按照不同的制程集成這些組件,這些不同的組件可以并排緊密包裝在一起,實現更高的密度和更小的芯片面積。

提及芯片制程工藝的選擇,11 月 21 日,雷鋒網推出的第二份智能駕駛行業垂直技術領域的深度報告——《2018 智能駕駛芯片行業研究報告》之中,便有對這部分内容的深入闡述。該報告目前正在雷鋒網會員組織【AI 投研邦】的官方頁面火熱銷售中。

芯片在完成前期的設計和開發之後,将交由芯片代工廠進行流片,再往後便是封裝和批量生産。目前,比較知名的芯片代工廠包括英特爾、三星、台積電以及格羅方德這樣的公司。本報告中,我們調研的智能駕駛芯片初創企業基本都選擇台積電作為代工廠,而 28nm 現階段成為了該芯片品類的熱門選擇。

自 1995 年以後,半導體制程工藝水平從 500nm、350nm、250nm 一直進化到如今的 28nm、10nm 以及 7nm。目前,多數代工廠都在大力投入 7nm 生産線,相關的樣片也已經流片成功。

所謂制程納米,是 CMOS FET 晶體管閘極的寬度,即閘長。閘長可以分為光刻閘長和實際閘長。由于在光刻中光存在衍射現象以及芯片制造中還要經曆離子注入、蝕刻、等離子沖洗、熱處理等步驟,因此會導緻光刻閘長和實際閘長不一緻的情況。另外,同樣的制程技術下,實際閘長也會不一樣。英特爾在 10nm 制程上與對手進行的以下對比便足以說明問題。

閘長越短,有兩大好處:一是提高晶體管密度,在同樣大小的矽晶圓制造更多的晶體管,運算能力會更強;另一個好處是降低功耗,因為閘長決定了電流通過時的損耗,寬度越窄,功耗越低。這也是為什麼衆多芯片設計商要采用更先進的制程工藝的原因。但将真實需求、投入成本、技術成熟度引入進考量體系的話,很多芯片設計企業并不會一味去追求最新的制程工藝,他們會選擇在具體時間節點上性價比最高的工藝。

根據咨詢公司 Gartner 的推算,10nm 芯片的總設計成本約為 1.2 億美元,7nm 芯片則為 2.71 億美元,較 10 納米高出兩倍之多。所以并不是所有企業都能追逐最新的工藝。

本報告中的智能駕駛芯片企業,其所選擇的芯片制程工藝在 12nm-40nm 之間,策略是比較穩妥而且保守的。調研結論顯示,芯片制程工藝的發展所推動的性能提升與成本下降兩大趨勢在 28nm 工藝節點發生轉折,再往更先進的工藝做,成本不降反升,從商業上考量,對于一些民用的場景,比如智能汽車,28nm 是性價比最好的一代技術。

2018 年年初,全球領先的芯片代工廠台積電宣布保留 28nm 工藝生産線,作為長周期、長壽命的技術,這代技術最穩定,而且應用也非常廣泛。雖然目前的技術已經進化至 7nm,甚至是 5nm。

當大廠和創業公司同時選擇一家芯片代工廠之時,未來相應的訂單生産優先級也将産生一定的差異,好在目前這些企業選擇的芯片制程工藝重合度還沒那麼高。相關企業在接受調研時表示,以台積電為例,他們在行業中還是很講規則的,要在台積電進行芯片的流片和量産,需要申請一系列資質,包括企業背景、技術以及産品未來的預測,同時對方還會來企業内部做調查,最後才能确定是否為該企業開辟賬戶。

當然,除了對芯片的制程工藝進行分析,《2018 智能駕駛芯片行業研究報告》還有針對這個龐大市場中相關的各類玩家及其技術、産品和商業化路徑的剖析,試圖為大家呈現出智能駕駛芯片的真實面貌,以幫助各位把握行業的概況,同時作為投資、創業的參考。

報告推出後的這些日子,我們也收獲了一些比較中肯的評價,在此一并分享給各位:

北京迪路科技有限公司聯合創始人-黃昊:《2018 智能駕駛芯片行業研究報告》,材料詳實,涵蓋全面,緊抓要點,能讓人比較快速的了解行業。但作為專題尚缺乏一些深度,但總體來講已經很不錯了。

鲲雲科技-郭漫:感覺内容還是很通俗易懂的,能由淺入深了解這個行業的大概情況。

德賽西威智能交通技術研究院-戴佳盛:感覺内容應該可以更豐富些,可以再多一些廠家的介紹,優點在于:表格比較多,對比性的東西整理成表格一目了然。

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