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上周，英特爾做出了一些重大的改變，涉及即將推出的產(chǎn)品以及未來對公司制造業(yè)務的改進將如何進行。這些變化將對我們今后談論英特爾產(chǎn)品的方式產(chǎn)生重大影響。
幾十年前，有一個行業(yè)團體負責定義每個新的光刻節(jié)點的特征，并就新節(jié)點的含義達成共識。以納米命名節(jié)點的實際做法（45nm、32nm、28nm等）這多年來已經(jīng)脫離了任何客觀的衡量標準。如今，臺積電、英特爾和三星都對什么是特定的“節(jié)點”有不同的標準。臺積電的16nm FinFET工藝保留了許多與20nm節(jié)點相同的尺寸，但增加了FinFET。然后，12nm是16nm的進一步完善，但它沒有提供從20nm到12nm數(shù)字減少所意味著的密度改進。公司之間的這些差異就是為什么我們經(jīng)常會說，英特爾的14nm與臺積電的10nm更類似，而其10nm與臺積電的7nm更類似。
英特爾用于表明節(jié)點改進的新方法承認了這一事實。該公司將從未來的節(jié)點中去掉“nm”，而只用數(shù)字來稱呼它們，Intel 7、Intel 4，依次類推。A代表“Ångström（埃米）”，這是低于納米的測量單位。1埃米=100皮米（picometer），1納米=1000皮米。
以前的節(jié)點仍將以其原來的命名法來稱呼。Tiger Lake仍然被認為是建立在英特爾的10nm工藝上。然而，當Alder Lake推出時，其“Enhanced SuperFin”將不會被標記為10nm++，或+++，或其他什么，它將建立在英特爾7nm之上。英特爾7nm技術(shù)，當它到來時，將被稱為Intel 4。目前還不清楚Intel 3是否代表精制7nm節(jié)點或5nm，但精制7nm似乎更有可能。英特爾的7nm預計在2022年出樣，2023年批量出貨，而Intel 20A的“突破”預計在2024年上半年。這可能表明一種兩級方法，即Intel 3是Intel 4的改進和拋光版本，但不是一個新節(jié)點。英特爾也可能首先為移動設(shè)備推出20A，而將主機芯片保留在舊節(jié)點上，正如它自2014年Broadwell首次亮相以來所做的那樣。
將節(jié)點重新命名為一個無尺寸的數(shù)字對我們來說沒有問題。像“7nm”這樣的指標本質(zhì)上已經(jīng)是無尺寸意義的了。在數(shù)字后面加上“nm”，好像節(jié)點名稱和指標之間有什么關(guān)系一樣，這很讓人困惑，并鼓勵人們相信這種關(guān)系存在。
根據(jù)英特爾的說法，其新的節(jié)點名稱是基于每瓦特性能的相對改善，而不是原始性能。目前，節(jié)點名稱沒有明確錨定在任何單一的改進指標上（性能、功率或面積）。新的節(jié)點一直是代工廠吹噓其制造能力的場合，但是節(jié)點過渡的具體改進對其本身來說是各自又不同。28nm和20nm之間的巨大差距似乎意味著后者將是一個主要的節(jié)點，但使用它的公司相對較少。臺積電的16nm FinFET（使用與20nm相同的BEOL）是主要節(jié)點。AMD在GF從32nm SOI到28nm平面硅的轉(zhuǎn)變并沒有對功耗產(chǎn)生重大的凈影響，盡管節(jié)點數(shù)量減少了4個單位。臺積電的5nm比其7nm節(jié)點在性能和功耗方面有適度的進步，但它的密度增加高達1.8倍，而功耗和性能提升在1.15倍-1.2倍之間。
英特爾將在Intel 4（7nm）引入EUV，并在Intel 3擴大其使用范圍。在20A，英特爾將引入ribbonFET。這些是目前臺積電和三星也在研究的納米線和納米片技術(shù)。Intel 3將是該公司最后一次迭代FinFET，英特爾希望到2025年處于“絕對的領(lǐng)先地位”。Intel 4將是Intel 7的全節(jié)點的縮減。
PowerVia是英特爾用于電力輸送的新技術(shù)。與其在晶體管堆棧的頂部運行互連，所有這些電路將移到底部。據(jù)英特爾稱，這允許芯片的頂部用于信號路由，消除電壓下降（相應地提高電源效率），并將允許在總體上使用更密集的信號路由或更快的線速。線速是現(xiàn)代芯片設(shè)計中延遲的一個主要來源，所以這里的改進非常有用。
除了PowerVia，英特爾正在開發(fā)兩種新的3D互連技術(shù)。Foveros Omni和Foveros Direct。Foveros Omni以銅柱為特色，將電源轉(zhuǎn)移到Foveros堆棧的頂層die，最大限度地減少了這種粘合的TSV負面影響。Foveros Omni還將使英特爾能夠把建立在不同制造工藝上的不同基礎(chǔ)節(jié)點結(jié)合在一起，并提供25微米的焊接凸點。Foveros Direct允許用10微米的凸點直接進行銅-銅鍵合，提高了整體密度。英特爾沒有透露EMIB（其2.5D橋接互連）是否會繼續(xù)發(fā)展。
英特爾將在Intel 4時期引入12層EUV，Intel 3和Intel 20A則未知。英特爾沒有像一些競爭對手那樣訂購大量的EUV機器，但它預計未來將部署HIGH-NA EUV機器。HIGH-NA EUV是Multi-patterned EUV的替代品，有可能英特爾打算在HIGH-NA機器最終可用時進行更大規(guī)模的EUV采購。
英特爾的制造能力增強
英特爾正在通過這些公告強調(diào)其具有傳統(tǒng)的制造能力。這與該公司在2018年的技術(shù)日所做的類似，但要注意的是，2021年底/2022年初將是我們第一次看到英特爾當時宣布的一些技術(shù)，如Foveros。
英特爾對潛在的代工客戶和終端用戶隱含的論點是，其10nm的麻煩只是其幾十年來卓越執(zhí)行的偏離，而不是該公司的新常態(tài)。在過去的30年里，英特爾領(lǐng)導半導體行業(yè)的時間遠遠超過其落后的時間。任命Pat Gelsinger這樣的英特爾內(nèi)部人士，是英特爾將自己描繪成回歸本源的戰(zhàn)略的一部分。
但英特爾的目標并不僅僅是回到它的輝煌時代。該公司告訴我們，高級節(jié)點，明確包括Intel 3和Intel 20A，將提供給其代工客戶。這意味著Foveros、Foveros Omni、Foveros Direct和PowerVia等技術(shù)也將被采用。英特爾希望其客戶將其與卓越的制造聯(lián)系起來，無論特定設(shè)備內(nèi)的芯片是否基于x86。為了實現(xiàn)這一目標，它需要提供比競爭對手臺積電更有競爭力的解決方案。
早在20世紀90年代中期到21世紀初，英特爾的卓越制造是其長期成功和x86最終統(tǒng)治CPU市場的關(guān)鍵。臺積電和三星的能力比那個時代的任何RISC CPU制造商都要強得多，而英特爾則處于相對較弱的地位，但該公司的推出路線圖是積極的。
隨著進步變得更加困難，光刻技術(shù)對每個節(jié)點的性能、功率和面積改進的絕對貢獻已經(jīng)開始下降。英特爾決定在強調(diào)替代互連技術(shù)的同時，最終轉(zhuǎn)向ribbonFET，就是承認了這種趨勢。我們不知道Foveros、Foveros Omni或Foveros Direct與臺積電的產(chǎn)品相比如何，但英特爾從其新的互連方法中獲得的任何優(yōu)勢都可以用來降低x86的整體功耗，提高性能，或者兩者兼而有之。
英特爾的Meteor Lake在本季度投入使用。Tape-in意味著為Meteor Lake提供IP塊的各個設(shè)計小組已經(jīng)將他們的工作提交給最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫。這與tape-out不同，后者指的是將完成的設(shè)計發(fā)送到工廠進行生產(chǎn)。Meteor Lake預計將在2023年推出，所以離商業(yè)化還有幾年時間。
[參考文章]
Intel Rebrands Its Future Process Nodes, Updates Roadmap — Joel Hruska
