各大巨頭制程PK，Intel更勝一籌？ - 全文

英特爾瞄準(zhǔn)人工智能已是顯而易見的事情了，畢竟錯過移動市場加上PC市場日漸不給力，找尋有活力、有潛力的新興市場實屬情理之中的事情。但作為半導(dǎo)體IDM巨頭，英特爾也沒有落下制程工藝推進(jìn)的事業(yè)，雖然目前看起來臺積電、三星的制程更為領(lǐng)先，已經(jīng)可以量產(chǎn)10nm，但別忘了去年夏天曾爆出過的半導(dǎo)體制造巨頭間的制程并不對等這一情況。

英特爾制程更先進(jìn)？

說到制程就不得不提納米（nm），那么什么是納米呢？這是一個單位，也就是1米的十億分之一。用一個指甲來作比喻的話，那就是說試著把一片指甲的側(cè)面切成10萬條線，每條線就約等同于1納米，由此可略為想像得到1納米是何等的微小了。

就拿14nm制程來說，這里所指14nm的，是指在芯片中，線最小可以做到14納米的尺寸，下圖為傳統(tǒng)電晶體的長相，以此作為例子?？s小電晶體的最主要目的就是為了要減少耗電量，然而要縮小哪個部分才能達(dá)到這個目的？左下圖中的L就是我們期望縮小的部分。藉由縮小閘極長度，電流可以用更短的路徑從Drain端到Source端。

英特爾14nm工藝與臺積電、三星同代工藝比較

但實際上線寬定義半導(dǎo)體工藝先進(jìn)程度并不準(zhǔn)確，更有意義的是柵極距（gate pitch）、鰭片間距（Fin Pitc）等，英特爾早前就對比過他們與臺積電、三星的16、14nm工藝，如上圖所示，英特爾的14nm工藝在這些關(guān)鍵指標(biāo)上要比三星、臺積電好得多，這兩家的工藝其實有些名不副實，落后Intel差不多半代水平。

三星、臺積電在半導(dǎo)體工藝命名上贏過了英特爾，這實際上是商業(yè)宣傳的勝利，技術(shù)上超越英特爾還有點名不正言不順，對這個問題業(yè)界早前就有過爭議了，不過這事有沒有什么強制性約束，如何命名更多地是廠商自己的事，大家也只能聽之任之了。

在這樣的背景下，英特爾昨天發(fā)了一條很有意思的文章：讓我們清理半導(dǎo)體工藝命名的混亂吧。文章的作者是Mark Bohr，英特爾高級院士，也是處理器架構(gòu)與集成部門的主管，可以說是資深的業(yè)界專家了，他在這篇文章中就指出了業(yè)界在半導(dǎo)體工藝命名上的混亂之態(tài)。

當(dāng)然，他的重點不是批評現(xiàn)狀，而是給出了一個更合理的衡量半導(dǎo)體工藝水平的公式，如下圖所示：

英特爾給出的衡量半導(dǎo)體工藝先進(jìn)程度的公式

這個公式挺復(fù)雜的，Bohr院士指出衡量半導(dǎo)體工藝真正需要的是晶體管密度，這個公式分為兩部分，一部分計算2bit NAND（4個晶體管）的密度，另一部分更為復(fù)雜，計算的是SFF（scan flip flop）的晶體管密度，0.6和0.4兩個數(shù)字是這兩部分的加權(quán)系數(shù)。

Bohr院士希望半導(dǎo)體廠商在介紹工藝節(jié)點時也應(yīng)該公布邏輯芯片的晶體管密度，而且還有一個重要的參數(shù)：SRAM cell單元面積，考慮到每家廠商的工藝都不同，在NAND+SFF密度之外最好還要獨立公布SRAM面積。

為ARM芯片代工

去年8月份，在英特爾IDF 2016上，英特爾宣布與ARM達(dá)成了新的授權(quán)協(xié)議，英特爾工廠未來將生產(chǎn)ARM芯片。由于英特爾與ARM是直面的競爭對手，此舉一出，立即在業(yè)內(nèi)引發(fā)了強烈反響。

多年來，在芯片設(shè)計方面，ARM一直是英特爾的競爭對手。ARM的芯片設(shè)計可以讓英特爾的競爭對手用來打造自己的產(chǎn)品。但是現(xiàn)在，ARM芯片將很快會在英特爾的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。在近日于舊金山舉行的一次活動中，英特爾多次談到它準(zhǔn)備在今年上馬的10納米芯片制造工藝的成本優(yōu)勢。這一優(yōu)勢將會在今年晚些時候給英特爾帶來更多的芯片生產(chǎn)業(yè)務(wù)。

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這個看似不可能的合作背后，是源于近10年來頂級晶圓廠的數(shù)目減少，現(xiàn)在有頂級工藝生產(chǎn)能力的晶圓廠只剩下英特爾、Global Foundries、三星和臺積電4家了。而英特爾投資百億美元建造的晶圓廠，其產(chǎn)能之大，即便英特爾自己的芯片業(yè)務(wù)也無法完全利用工廠的產(chǎn)能，讓英特爾開始考慮為其他廠商進(jìn)行芯片生產(chǎn)。

雖然為ARM陣營的芯片廠商代工芯片聽起來和匪夷所思，但英特爾可以選擇的客戶并不多，要不就是ARM芯片領(lǐng)域的，要不就是AMD這種直接對手，要不就是英偉達(dá)這種顯卡制造商。但高通現(xiàn)在是用三星代工，而英偉達(dá)是用臺積電，就ARM領(lǐng)域的蘋果A系列芯片沒有直接競爭關(guān)系了。

EMIB概念解決性能與成本間的矛盾

簡單的算了一下英特爾在各個領(lǐng)域的對手，自動駕駛領(lǐng)域，有高通和英偉達(dá)兩大對手；服務(wù)器芯片市場，有AMD和ARM陣營虎視眈眈；半導(dǎo)體制造方面又要和三星臺積電PK。英特爾這家全球排名第一的半導(dǎo)體企業(yè)還真挺忙的，看來冠軍不易做這一道理適用于任何存在競爭的領(lǐng)域。是以雖然被外界稱為“牙膏廠”，但其實英特爾追求進(jìn)步的腳步從未停歇。

英特爾本周二宣布了最新的EMIB技術(shù)，旨在解決處理器性能與成本之間的矛盾。

英特爾表示，目前的處理器所有元件都采用統(tǒng)一制程，要不全部是22nm，要不全部都是14nm。未來還會進(jìn)入10nm、7nm時代，但研發(fā)成本會因為制程的升級而大幅攀升，不利于產(chǎn)品價格維持。

所以，英特爾提出了EMIB概念——嵌入式多芯片互連。

簡單說，EMIB允許將不同制程的元件拼湊在一起來實現(xiàn)更高的性價比。比如電路部分用不到那么先進(jìn)的制程，那就依舊使用22nm工藝制造，而承擔(dān)核心任務(wù)的芯片則使用10nm或者14nm來制造。

英特爾表示，使用EMIB技術(shù)并不會造成整體芯片的性能下降，反而能夠提升各部分之間的傳輸效率，其速度可以達(dá)到數(shù)百Gigabytes，較傳統(tǒng)多芯片技術(shù)來說，延遲降低了四倍。

EMIB芯片內(nèi)部各組件按需采用不同制程

現(xiàn)在的處理器內(nèi)部所有組件都采用相同制程