英特尔10nm工艺为什么无法突破?

孤狼210186175


科学、技术和工艺不是直线,大多数情况下是曲折的。首先要有研发资金的投入,要有研发基数。但是光有基数也是不行的。你还是需要有稳定的研发团队、需要确定的研发方向,需要充分的量产实践。而英特尔是真的工艺制程上推进能力不行。不用给英特尔找理由,全球研发投入最大的企业,在三星台积电都即将攻克5纳米的时候,竟然10纳米才刚刚在今年5月量产,这就是一个技术后继乏力的真实表现。而在之前一段时间,英特尔甚至需要三星帮忙代工10纳米以下制程芯片。你可以看到一家领头羊的后继乏力。摩尔定律是英特尔第二代领导人摩尔提出来的,但英特尔后继乏力。于是我们罗列了英特尔无法进入10纳米以下工艺的原因。

1、10纳米以下,工艺制程太难了。英特尔今年5月份才开始量产10纳米,2021年才可能量产7纳米。而其实全世界进入10纳米以内的,也就是三大厂,三星、台积电和英特尔。体积越小,同样大小的芯片容纳元器件的数量越多。但是14纳米以上的芯片也不是一无是处。比如GPU需要更多的运算单元,不需要太多的逻辑单元,所以14纳米够用。比如英特尔可以研发多线程和多核技术,通过逻辑芯片的串接提升性能。FPGA现场可编程逻辑门阵列之类的AI芯片其实类似于GPU的并联。

三大厂是芯片制造第一阵营,第二阵营是AMD分裂出来的格芯(格罗方德半导体股份有限公司),台湾的联电,以及内地的中芯国际。联电已经明确说明,不再攻克12纳米以下芯片,言下之意14纳米足够。而格芯,甚至于极紫光光刻机都懒得买,到12纳米基本停止进发。AMD10纳米以下代工还要找台积电。所以,这里的确有难度。摩尔定律狂飙突进,如今已经到了极限,也许,未来的量子计算,比如亚马逊的量子优势,和谷歌的量子霸权可以成为突破摩尔定律的一个可能性。但我觉得,这个时间非常漫长。

(摩尔定律:每18个月同样价格,可容纳的元器件增加一倍,性能提升一倍)

2、英特尔业务太多。英特尔业务有客户机、服务器、网络通讯、互联网解决方案和互联网服务,产品有微处理器、芯片组、板卡、系统及软件,芯片的设计、制造、封测也齐全。三星虽然是多业务门类,但是三星半导体是独立出来的一家企业。而台积电更是去除旁支,就芯片制造。专业带来优势,拳头攥紧了打出去才有力量。现在的格局,台积电强于三星,三星强于英特尔,后面中芯国际、格芯、联电排排坐,吃果果。ASML的光刻机也有一半以上订单是给台积电的。有光刻机不代表你能生产出5纳米芯片,因为你需要更多的芯片工程师匹配你的设备。而英特尔缺乏聚焦。

3、英特尔习惯制造垄断,躺在行业联盟的暖床上睡着了。企业太大,就看不到企业全貌。当年ARM创始人获得订单想要英特尔提供技术,可是被拒绝了。之后ARM便成长为英特尔芯片设计的一个竞争对手。英特尔的模式是,Wintel联盟模式(微软+英特尔的PC商业联盟)。这种模式压着AMD打几十年。这个联盟早期是为了打败IBM。要知道在这之前,美国计算机的垄断者是IBM。英特尔和微软都是上世纪80年代开始取代IBM(IBM比较悲剧,上世纪80年代,IBM被美国政府反垄断调查,这一调查就是14年,调查完之后,IBM早已在硅谷没地位了。)时代更迭,在之前十多年,英特尔和微软成为反垄断目标。微软还好,因为软件公司是轻资产,他迅速向云计算、AI等领域横向多元化。但是英特尔是硬件走不了。如果你的技术人员一辈子都在攻克CPU的技术难题,那么你就很难从CPU到其他领域。甚至于,英特尔这么多年连GPU都跨不过去,被对手英伟达封得死死的(GPU的技术含量理论上低于CPU,但是微软一直没有GPU,其一直想自我研发而不是海纳百川。)。如今,苹果买下了英特尔的基带芯片部门,而英特尔也已经在CPU领域画地为牢。

综上,因为英特尔对于芯片制造制程缺乏技术聚焦,而对于产品技术又有路径依赖。英特尔已经没有了当年的研发锐气。而摩尔定律走到了极限,研发困难,则是让英特尔有些知难而退。英特尔依然是PC端CPU的霸主,但那个霸主地位来自于Wintel联盟这种垄断模式。未来很难持续。

总结一句话:技术研发太难,实在不如搞产业垄断。但是垄断搞着搞着,就忘了自己姓什么了。


凯恩斯


其实半导体工艺进入10nm节点以后,如果不使用极紫外光刻是很难保证良品率的,而英特尔当初又在10nm工艺标准上制定了过高的目标,所以导致本来2016-2017年就该量产的10nm工艺一直拖延到了今天,至少这是其中很重要的原因。

而台积电和三星的7nm和10nm很早就可以量产,主要原因就是这里面的“数字游戏”,虽说都叫10nm,但是英特尔的10nm工艺指标比台积电和三星的严格很多,所以量产难度更大,比如英特尔10nm各个金属层几乎都比7LP小,制造上非常困难,还需要更多的四重曝光和双重曝光,也就是说即便面对台积电和三星现在的7nm,英特尔10nm也不落后。

但是虽说指标很高,但是不能量产也是失败的,英特尔毕竟不是纯粹的代工厂,一边需要忙自家的CPU等产品设计,一方面又要不断升级和维护代工厂,即使是有钱也很难两边照顾好,所以最后就连自家14nm工艺CPU都难产了,10nm目前只能保证一些移动CPU的供应,而AMD目前只需要专注芯片设计,代工制造只交给台积电或者三星就好了,相比英特尔轻装上阵,自然在效率上会领先。


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不是无法突破,而是进展很慢。

Intel采用的工艺和台积电不同,而且主要是为自己家产品设计的工艺,因此其表现出来的性能其实和台积电7nm工艺差距没有那么大。另外Intel的10nm工艺本身应用就比台积电要晚一些,切换到下一代的速度肯定也会滞后,目前主要是受困于良品率的问题导致产量无法提升。

Intel的产品设计已经能够达到10nm的要求了,但是因为生产线工艺尚且不够成熟,因此良品率拖低了产量,导致10nm工艺的CPU出货量减少,很多客户的订单因此延误。作为商业企业,Intel肯定还是要优先保证产量的。而且台积电方面其实在最新的7nm及7nm+工艺上也都没有实现较高的产量,也导致了目前订单大量堆积。

不过如果Intel还想要继续在CPU领域保持对AMD的领先的话,恐怕继续停留在10nm不会是一个正确的答案 。


霜之哀伤Frost


目前关于10nm工艺的定义有是疑问的,英特尔的10nm工艺究竟是不是真10nm,而三星的7nm又是不是真7nm,而台积电的5nm又不是真5nm都很难讲。

因为台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森在9月份的时候,说了一个说法,他直言不讳的称“现在描述工艺水平的XXnm说法已经不科学了,因为它与晶体管栅极已经不是绝对相关了。制程节点已经变成了一种营销游戏,与科技本身的特性没什么关系了。”

这句话的意思翻译一下,那就是现在所谓的7nm、5nm其实已经不能代表是真正的制程了,而只是一种数字游戏,只是营销需要造成的。

而之前高通高管有过一段”隐晦“的说法,他说这些芯片制造厂商在想办法把数字弄得越小越好,台积电、三星、格芯都有类似的问题,这其中或许只有英特尔是清白。

看到这里,大家或许心中有数了,那就是英特尔的10nm或许是货真价实的10nm,而其它的10nm未必一定是10nm,因为你也无法去验证的,说啥就是啥呗。

所以目前网上有一种说法,那就是如果按照英特尔的规模来生产,台积电、三星他们能不能生产出10nm都很难讲,当然这个也无法求证的,大家听听就好,我这样说的意思是不能单纯从工艺来看技术的先进性,已经不再那么纯粹了。

接着往下说,如上图所示,上图画的是一个晶体管,而芯片由晶体管组成,麒麟990说有103亿晶体管,就是103亿上图这样的东西组成的。

而晶体管由源极、漏极和位于他们之间的栅极所组成,如果严格的来讲,制程工艺就是指源极到漏极的宽度,也就是栅极的宽度。

再回到英特尔的问题,为何英特尔的10nm难产?我想一个方面就是上面说的原因,英特尔也许是在真真实实的研发10nm的工艺,所以真的不容易。

另一个方面,那就是英特尔自身的原因了。目前有一种趋势,那就是设计和制造分离开来,比如苹果、高通、华为只做设计,台积电、中芯国际只做制造。

而像intel这种IDM(设计、制造、封测一条龙)的企业越来越少了,因为术业有专攻,而英特尔的业务太多,产品线也太多了,这样不够专注,而芯片制造现在越来越难,工艺的提升也是越来难,英特尔精力太分散了,所以跟不上台积电这种专注于制造的企业的节奏了。


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