制程大戰一再升級 晶圓代工廠(chǎng)們將如何過(guò)招？

　　隨著(zhù)每個(gè)新節點(diǎn)的成本上升，首要需求也增加了。打破新節點(diǎn)的第一家公司往往會(huì )獲得許多利潤豐厚的合同。在過(guò)去二十年的大部分時(shí)間里，純粹的代工廠(chǎng)市場(chǎng)一直由臺積電主導，但是三星在這一過(guò)程中擊敗了其臺灣競爭對手(臺積電)的14nm工藝，并且大賺了一筆。

　　Anandtech已經(jīng)全面討論了每個(gè)代工廠(chǎng)如何接近下一代摩爾定律，他們打算部署的技術(shù)，以及哪些公司將會(huì )推出哪些節點(diǎn)技術(shù)(以及在什么時(shí)間落地)。整個(gè)文章絕對值得一讀，特別是如果您想了解三星的低功耗工藝與臺積電相比的具體細節。這是一次非常精彩的深度挖掘。我們將繼續關(guān)注焦點(diǎn)問(wèn)題，如下圖所示：

　　Anandtech公布的數據表格

　　讓我們按順序梳理一下。GlobalFoundries將在未來(lái)12個(gè)月內繼續使用14LPP，但預計到2018年底，GF將開(kāi)始大規模生產(chǎn)7nm。HVM與消費產(chǎn)品不一樣。從生產(chǎn)開(kāi)始，他們可能需要4到7個(gè)月的時(shí)間才能真正進(jìn)入市場(chǎng)。7nm DUV(常規193nm光刻技術(shù))應該在2018年下半年開(kāi)始，而GF則希望在2019年之前完成EUV和7nm布局。

　　我們以前討論過(guò)英特爾的代工計劃，以及它的10nm技術(shù)與三星和臺積電的10nm技術(shù)有什么不同：

　　英特爾今年將開(kāi)始推出10nm移動(dòng)設備，但它的臺式機和HEDT預計將繼續使用14nm技術(shù)。今年下半年至2018年，第三代14nm ++將首次亮相。英特爾還沒(méi)有對EUV發(fā)表任何具體聲明，不過(guò)該公司暗示，它可能不會(huì )在5nm節點(diǎn)之前引入這項技術(shù)。

　　上圖總結了英特爾對不同流程節點(diǎn)有不同的指標要求的原因。 即使與“其他”14nm節點(diǎn)相比，其晶體管密度仍然高1.23倍。注意：我們不知道三星或臺積電的哪些具體流程節點(diǎn)與英特爾的產(chǎn)品進(jìn)行了比較。

　　英特爾關(guān)于延續摩爾定律的論據是，它的10nm晶體管密度將比以往任何一代的14nm晶體管密度有更大幅度的提升。

　　與上一張幻燈片相同，但原始數字為晶體管密度而不是縮放點(diǎn)。

　　就晶體管柵極間距而言，20nm和第一代的14nm/16nm節點(diǎn)與Intel的22nm節點(diǎn)大致相當。后來(lái)的14/16nm產(chǎn)品在該指標上有所改善，但仍然落后于英特爾三年的節點(diǎn)。

　　與英特爾相比，純代工廠(chǎng)在金屬間距擴展方面的表現相對較好，但是它們仍然與英特爾的14nm不匹配，這使得其瞄準了10nm技術(shù)。再次，它們預計將部署接近Intel 14nm技術(shù)的10nm節點(diǎn)。

　　一旦生產(chǎn)10nm產(chǎn)品，純代工業(yè)務(wù)就會(huì )超過(guò)英特爾的14nm晶體管密度，但英特爾認為其10nm密度將會(huì )明顯好轉。

　　這張幻燈片上有兩件有趣的事情。首先，它證實(shí)了Intel將部署一個(gè)14nm ++節點(diǎn)，如之前所傳聞的那樣，其第一代10nm將不能提供相同的性能。今天的Kaby Lake客戶(hù)將不得不等待10nm ++，預計從現在到2020年，可以看到晶體管級性能改進(jìn)超過(guò)Kaby Lake所提供的性能。

　　samsung - tsmc的配對是有趣的。TSMC在10nm制程中似乎有更好的表現，他們還計劃在2018年將2017年的10nm轉到4nm制程。相比之下，三星則計劃在多代產(chǎn)品上保持10nm的水平。

　　由于新工藝節點(diǎn)變得更加難以追逐，每個(gè)代工廠(chǎng)都采用了各種方法來(lái)定義節點(diǎn)的收縮。這在英特爾公司是最明顯的，其10nm節點(diǎn)預計將相當于臺積電7nm。

　　三星的EUV似乎沒(méi)有那么早。他的8LPP將是一個(gè)8nm節點(diǎn)，采用傳統浸沒(méi)式光刻技術(shù)來(lái)構建，而其7nm節點(diǎn)將在2019 - 2020年引入EUV，并使用CLN7FF +節點(diǎn)。

　　三星的Austin代工廠(chǎng)

　　EUV準備好了嗎?

　　評估這些路線(xiàn)圖時(shí)，要注意兩點(diǎn)。首先，EUV(超紫外線(xiàn)光刻技術(shù))仍然是一個(gè)主要的變量。臺積電，GlobalFoundries和英特爾都想引入EUV，因為它具有超過(guò)我們今天所能看到的雙重、三重和四重圖案的巨大潛力。問(wèn)題是EUV的部署成本非常昂貴，并且目前并未達到其需要達到的性能目標，它需要成為193nm光刻的可行替代品。

　　需要注意的第二點(diǎn)是，我們不知道任何一家公司的執行情況如何，我們也不能僅僅根據他們的任意編號來(lái)對節點(diǎn)進(jìn)行比較。當臺積電成為市場(chǎng)的唯一，我們很容易將他們的65nm與45nm，或90nm與65nm進(jìn)行比較?，F在，情況更加混亂了，每個(gè)節點(diǎn)都經(jīng)過(guò)了多次修改，而且每個(gè)公司都采用自己的命名方案。

　　英特爾，臺積電和GlobalFoundries都開(kāi)始采用同一個(gè)節點(diǎn)的國歌版本技術(shù)，這說(shuō)明繼續提供一致的性能提升有多困難。十年前，在單個(gè)工藝節點(diǎn)上不斷迭代的想法沒(méi)有任何意義。今天，它已經(jīng)變得非常普遍。

　　我懷疑(雖然不能證明)這不僅僅是通過(guò)這一個(gè)工藝進(jìn)行調整的代工節點(diǎn)。這有一個(gè)多步驟的學(xué)習過(guò)程，其中，代工廠(chǎng)調整其技術(shù)，以更好地匹配給定類(lèi)別的設備所需要的特性，而設備制造商(Qualcomm，Intel，AMD等)的開(kāi)發(fā)人員調整其設計以更好地匹配該工藝。這個(gè)過(guò)程長(cháng)期以來(lái)被認為是英特爾最大的優(yōu)勢之一，在與純粹的代工廠(chǎng)進(jìn)行比較時(shí)，其退出平板電腦和智能手機市場(chǎng)的決定基本上不予考慮。