先進(jìn)制程競賽Intel三星臺積電誰(shuí)領(lǐng)先？

　　究竟誰(shuí)握有最佳的半導體制程技術(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(chǎng)研究機構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執行長(cháng)G. Dan Hutcheson認為，臺積電即將量產(chǎn)的10nm制程將大幅超越英特爾的14nm節點(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 )辦人兼執行長(cháng)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。

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

　　“事實(shí)上，沒(méi)有一種衡量方式能夠決定一項技術(shù)的性能、功耗與電晶體密度，”Jones說(shuō)，“金屬層M1間距十分重要，但局部互連也會(huì )影響到布線(xiàn)的閘極密度與性能;閘極間距對于閘極密度相當重要，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，尤其是在10nm時(shí)有80%的性能都取決于互連延遲的影響，”他補充說(shuō)。

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

　　(來(lái)源：Linley Group)

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

　　但是，“我認為技術(shù)進(jìn)展的終極衡量標準在于隨著(zhù)每一技術(shù)節點(diǎn)倍增密度的能力，”Hutcheson說(shuō)，“英特爾至今在每一節點(diǎn)都是這么做的?！?/p>

　　也就是說(shuō)，臺積電在10nm達到的M1金屬層間距已“完整微縮(?70%)，領(lǐng)先英特爾的14nm，”Hutcheson強調，英特爾持續14nm節點(diǎn)已經(jīng)2年了。

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

　　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節點(diǎn)，但臺積電目前的16nm節點(diǎn)“在相同的時(shí)間架構下，已經(jīng)在營(yíng)收與良率方面雙雙超越了28nm，”他強調。

　　節點(diǎn)性能與名稱(chēng)無(wú)關(guān)?

　　Gwennap表示，技術(shù)節點(diǎn)的傳統衡量標準是電晶體尺寸，亦即所測得的最小閘極長(cháng)度。然而，歸功于市場(chǎng)行銷(xiāo)的努力，如今的節點(diǎn)名稱(chēng)不再與閘極測量結果吻合了，“但其差距也不算太大——英特爾14nm制程的閘極長(cháng)度約相當于三星(Samsung)的20nm?！?/p>

　　不過(guò)，Gwennap說(shuō)，臺積電和三星目前“在速度與密度方面都遠落后英特爾的14nm制程，”以此來(lái)看，他認為三星的節點(diǎn)更適合稱(chēng)為17nm，臺積電則為19nm?！邦A計在10nm時(shí)的情況類(lèi)似...三星與臺積電將在速度與密度方面落后英特爾約半節點(diǎn)?！?/p>

　　然而，光是最小閘極長(cháng)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，“定調一項技術(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結為比較布線(xiàn)單元級的技術(shù)能力，以及達到該密度所需的成 本，Chipworks正是以此作為基準”。

　　Linley Group認為，三星可望最先推出10nm制程，但英特爾的表現會(huì )更優(yōu)

　　(來(lái)源：Linley Group)

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

　　在1990年代，當線(xiàn)寬微縮至奈米級時(shí)，“新的論據認為閘極長(cháng)度不再適用，因為蝕刻削薄而使M1金屬級間距成為更適合的標準——不過(guò)當時(shí)卻仍由閘極長(cháng)度決定性能?！?/p>

　　其后，臺積電宣稱(chēng)其40nm制程比英特爾使用的45nm節點(diǎn)更好，但除了“更好”似乎也沒(méi)提出任何指標，Hutcheson指出，“從那時(shí)起，就一直有點(diǎn)像 是各說(shuō)話(huà)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(huì )議，臺積電表示，其7nm節點(diǎn)將會(huì ) 較其10nm制程密度更高1.63倍，Chipworks的Wei說(shuō)，“這表示2種尺寸微縮0.7倍的性能提高還不到2倍，而節點(diǎn)名稱(chēng)則微縮至0.7 倍?！?/p>

　　“市場(chǎng)行銷(xiāo)元素強烈影響節點(diǎn)的命名，著(zhù)眼于頂部層級，但設計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(chēng)呼都不重要?！?/p>