新智元报道  

来源:外媒
编辑:Emil Priscilla
【新智元导读】「昨日,素来有「牙膏厂」之称的英特尔公布了全新的CPU工艺流程图,在发布会上扬言要重回芯片技术的巅峰,好巧不巧,第二天台积电用于生产2nm芯片的工厂就获批建设,两大巨头究竟谁能率先量产2nm芯片呢?
在前天的发布会上,英特尔踌躇满志,誓要摆脱「牙膏厂」之名!
「全面革新芯片制程工艺,五年干翻对手」!
不料发布会刚结束,英特尔就被台积电打脸了。
怎么回事?
我们先看看英特尔说了什么。

英特尔立下的Flag

在前天的线上发布会上,英特尔宣布了自己的五年计划:在五年内通过三代CPU封装技术革新,让英特尔重返芯片技术的巅峰。
简而言之,就是把台积电和三星踩在脚下。
这次真的不挤牙膏了。
根据英特尔的规划,他们重新定义的CPU工艺的名称,不再以nm作为CPU工艺的命名方式。取而代之的是Intel 7、4、3以及20A。
如今的Intel 10nm改名为Intel 7,同样采用了SuperFin技术。
不过讲真,如今以nm命名芯片工艺的方法早就不适用了。
所谓的XXnm已经与芯片的栅极长度没有任何关系,比如三星的7nm工艺的芯片晶体管密度还不如英特尔的10nm。
不过从性能上来说,相比Tiger Lake上的10nm Superfin工艺,Intel 7的每瓦性能提升10-15%。
Intel原先的7nm则改名为Intel 4,这会是Intel首个应用EUV光刻工艺的FinFET工艺,每瓦性能提升20%,2022年下半年开始生产,2023年产品出货,就是之前的7nm Meteor Lake处理器。
英特尔 3 利用进一步的 FinFET 优化和增加的 EUV,与英特尔 4 相比,每瓦性能提高了约 18%。
英特尔 20A 则采用了 RibbonFET 和 PowerVia 两项技术,前者是Intel独创的供电技术,后者则是Intel对GAA晶体管技术的称谓。
符号A代表了“埃米”,作为标准长度单位,1埃米=0.1纳米。20A则表示英特尔自家相当于2nm芯片的技术水平。
GAAFET被认为是FinFET之后,器件尺寸进一步微缩之时,将会采用的一种新型晶体管结构。
PowerVia 是英特尔独特的业界首创的背面供电实施方案,通过消除晶圆正面供电布线的需要来优化信号传输。
按计划,20A系列将于2024年亮相,未来英特尔将会使用自己的20A工艺为高通代工。
而在2025年以后,Intel 18A则会登上舞台,届时Intel 18A将会采用下一代高NA(高数值孔径)的EUV蚀刻工艺,据说英特尔将是首家从ASML手中拿到光刻机的厂家。

英特尔的一盆冷水

但是计划赶不上变化,就在昨天,英特尔的「劲敌」台积电2nm芯片生产扩建计划获批。
晶圆厂选址定在台北西南部的新竹科技园,预计最早2022年初动工,建成后将投入用于生产台积电的N2(2nm)芯片。
新竹科技园宝山土地扩建二期项目总面积约90公顷,预计总工期60个月。
根据台积电的生产路线图,到2024年末或2025年,晶圆厂建成,N2制造工艺将会投入量产。
随着对台积电N2节点需求的增加,台积电会在新竹建造和配备额外设施。
尽管尚未得知整个晶圆厂的实际产能,但台积电会努力建成「GigaFab」,即每月产能超过100000个晶圆的工厂。
2nm可谓是各大半导体巨头的「兵家必争之地」
前段时间IBM也已经在实验室内制成并率先公布了他家的2nm芯片。
IBM发布的2nm工艺密度大约是3.33亿/mm²,而台积电的目标是4.9亿/mm²
台积电、三星、IBM、英特尔四家半导体工艺密度对比
不过对比工艺密度没啥意思。得看看芯片的工艺设计才行。
据悉,这次台积电的N2工艺设计将首次使用纳米片(nanosheet)晶体管技术。
台积电表示,使用纳米片晶体管能够有效控制阈值电压,将电压波动降低至少15%。
因此,台积电的N2将成为新竹晶圆厂第一个使用GAA晶体管以及其他新的制造工艺的芯片。
在2020年年报中,台积电公布了2020年光刻研发的重点是3nm和2nm技术开发和下一代节点及以后技术开发的准备。
在台积电3nm技术发展中,EUV(极紫外)光刻显示出良好的成像能力和预期的晶圆良率。
台积电研发部门也致力于顺利完成3nm节点掩模技术开发,基本实现了复杂先进的EUV掩模技术。
EUV计划在光源功率和稳定性方面不断改进,使先进节点的学习速度和工艺开发更快。
在抗蚀剂工艺、防护膜和相关掩模坯料方面取得了进一步进展。
但在年报中,台积电并没有公布N2的具体技术。
未来投入使用的台积电N2,试产预计将于2023年开始。
据说N2的订单已经纷至沓来,不过目前唯一能够确认的客户只有苹果。
根据上游供应链的消息,台积电8月份将陆续产出新款iPhone13系列的A15处理器,而苹果已经向台积电预订超过1亿颗A15处理器订单。

未来台积电生产的N2,将会为2024年苹果iPhone的新一代芯片铺路。
英特尔是否会如愿?
截至发稿时止,英特尔市值为2153.05亿美元,而相应地,台积电达到了5967.62亿美元,体量接近3个英特尔了。
台积电第二季度营收情况显示,台积电总营收入比去年同期增长19.8%。 
而美国白宫的数据则显示,目前全球10nm以下的芯片,台积电生产了其中的92%
光是2021年上半年,台积电的总营收入就达到了1699亿人民币,净利润合计达到634亿人民币。
钱多好办事的道理谁都懂。
照着台积电疯狂买买买,建建建的节奏来看,英特尔好像真的看不到什么胜利的曙光。
从英特尔的新闻稿中看到,英特尔把重回芯片老大的希望寄托在了ASML的身上:如果ASML能够率先给英特尔供应高数值孔径的EUV光刻机,那么Intel 18A才能按计划投产。
所以ASML,给个面子吧!
参考资料:
https://9to5mac.com/2021/07/28/tsmc-2nm-production-set-for-2023/
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