英特爾10nm工藝為什麼無法突破?

孤狼210186175


科學、技術和工藝不是直線,大多數情況下是曲折的。首先要有研發資金的投入,要有研發基數。但是光有基數也是不行的。你還是需要有穩定的研發團隊、需要確定的研發方向,需要充分的量產實踐。而英特爾是真的工藝製程上推進能力不行。不用給英特爾找理由,全球研發投入最大的企業,在三星臺積電都即將攻克5納米的時候,竟然10納米才剛剛在今年5月量產,這就是一個技術後繼乏力的真實表現。而在之前一段時間,英特爾甚至需要三星幫忙代工10納米以下製程芯片。你可以看到一家領頭羊的後繼乏力。摩爾定律是英特爾第二代領導人摩爾提出來的,但英特爾後繼乏力。於是我們羅列了英特爾無法進入10納米以下工藝的原因。

1、10納米以下,工藝製程太難了。英特爾今年5月份才開始量產10納米,2021年才可能量產7納米。而其實全世界進入10納米以內的,也就是三大廠,三星、臺積電和英特爾。體積越小,同樣大小的芯片容納元器件的數量越多。但是14納米以上的芯片也不是一無是處。比如GPU需要更多的運算單元,不需要太多的邏輯單元,所以14納米夠用。比如英特爾可以研發多線程和多核技術,通過邏輯芯片的串接提升性能。FPGA現場可編程邏輯門陣列之類的AI芯片其實類似於GPU的並聯。

三大廠是芯片製造第一陣營,第二陣營是AMD分裂出來的格芯(格羅方德半導體股份有限公司),臺灣的聯電,以及內地的中芯國際。聯電已經明確說明,不再攻克12納米以下芯片,言下之意14納米足夠。而格芯,甚至於極紫光光刻機都懶得買,到12納米基本停止進發。AMD10納米以下代工還要找臺積電。所以,這裡的確有難度。摩爾定律狂飆突進,如今已經到了極限,也許,未來的量子計算,比如亞馬遜的量子優勢,和谷歌的量子霸權可以成為突破摩爾定律的一個可能性。但我覺得,這個時間非常漫長。

(摩爾定律:每18個月同樣價格,可容納的元器件增加一倍,性能提升一倍)

2、英特爾業務太多。英特爾業務有客戶機、服務器、網絡通訊、互聯網解決方案和互聯網服務,產品有微處理器、芯片組、板卡、系統及軟件,芯片的設計、製造、封測也齊全。三星雖然是多業務門類,但是三星半導體是獨立出來的一家企業。而臺積電更是去除旁支,就芯片製造。專業帶來優勢,拳頭攥緊了打出去才有力量。現在的格局,臺積電強於三星,三星強於英特爾,後面中芯國際、格芯、聯電排排坐,吃果果。ASML的光刻機也有一半以上訂單是給臺積電的。有光刻機不代表你能生產出5納米芯片,因為你需要更多的芯片工程師匹配你的設備。而英特爾缺乏聚焦。

3、英特爾習慣製造壟斷,躺在行業聯盟的暖床上睡著了。企業太大,就看不到企業全貌。當年ARM創始人獲得訂單想要英特爾提供技術,可是被拒絕了。之後ARM便成長為英特爾芯片設計的一個競爭對手。英特爾的模式是,Wintel聯盟模式(微軟+英特爾的PC商業聯盟)。這種模式壓著AMD打幾十年。這個聯盟早期是為了打敗IBM。要知道在這之前,美國計算機的壟斷者是IBM。英特爾和微軟都是上世紀80年代開始取代IBM(IBM比較悲劇,上世紀80年代,IBM被美國政府反壟斷調查,這一調查就是14年,調查完之後,IBM早已在硅谷沒地位了。)時代更迭,在之前十多年,英特爾和微軟成為反壟斷目標。微軟還好,因為軟件公司是輕資產,他迅速向雲計算、AI等領域橫向多元化。但是英特爾是硬件走不了。如果你的技術人員一輩子都在攻克CPU的技術難題,那麼你就很難從CPU到其他領域。甚至於,英特爾這麼多年連GPU都跨不過去,被對手英偉達封得死死的(GPU的技術含量理論上低於CPU,但是微軟一直沒有GPU,其一直想自我研發而不是海納百川。)。如今,蘋果買下了英特爾的基帶芯片部門,而英特爾也已經在CPU領域畫地為牢。

綜上,因為英特爾對於芯片製造製程缺乏技術聚焦,而對於產品技術又有路徑依賴。英特爾已經沒有了當年的研發銳氣。而摩爾定律走到了極限,研發困難,則是讓英特爾有些知難而退。英特爾依然是PC端CPU的霸主,但那個霸主地位來自於Wintel聯盟這種壟斷模式。未來很難持續。

總結一句話:技術研發太難,實在不如搞產業壟斷。但是壟斷搞著搞著,就忘了自己姓什麼了。


凱恩斯


其實半導體工藝進入10nm節點以後,如果不使用極紫外光刻是很難保證良品率的,而英特爾當初又在10nm工藝標準上制定了過高的目標,所以導致本來2016-2017年就該量產的10nm工藝一直拖延到了今天,至少這是其中很重要的原因。

而臺積電和三星的7nm和10nm很早就可以量產,主要原因就是這裡面的“數字遊戲”,雖說都叫10nm,但是英特爾的10nm工藝指標比臺積電和三星的嚴格很多,所以量產難度更大,比如英特爾10nm各個金屬層幾乎都比7LP小,製造上非常困難,還需要更多的四重曝光和雙重曝光,也就是說即便面對臺積電和三星現在的7nm,英特爾10nm也不落後。

但是雖說指標很高,但是不能量產也是失敗的,英特爾畢竟不是純粹的代工廠,一邊需要忙自家的CPU等產品設計,一方面又要不斷升級和維護代工廠,即使是有錢也很難兩邊照顧好,所以最後就連自家14nm工藝CPU都難產了,10nm目前只能保證一些移動CPU的供應,而AMD目前只需要專注芯片設計,代工製造只交給臺積電或者三星就好了,相比英特爾輕裝上陣,自然在效率上會領先。


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不是無法突破,而是進展很慢。

Intel採用的工藝和臺積電不同,而且主要是為自己家產品設計的工藝,因此其表現出來的性能其實和臺積電7nm工藝差距沒有那麼大。另外Intel的10nm工藝本身應用就比臺積電要晚一些,切換到下一代的速度肯定也會滯後,目前主要是受困於良品率的問題導致產量無法提升。

Intel的產品設計已經能夠達到10nm的要求了,但是因為生產線工藝尚且不夠成熟,因此良品率拖低了產量,導致10nm工藝的CPU出貨量減少,很多客戶的訂單因此延誤。作為商業企業,Intel肯定還是要優先保證產量的。而且臺積電方面其實在最新的7nm及7nm+工藝上也都沒有實現較高的產量,也導致了目前訂單大量堆積。

不過如果Intel還想要繼續在CPU領域保持對AMD的領先的話,恐怕繼續停留在10nm不會是一個正確的答案 。


霜之哀傷Frost


目前關於10nm工藝的定義有是疑問的,英特爾的10nm工藝究竟是不是真10nm,而三星的7nm又是不是真7nm,而臺積電的5nm又不是真5nm都很難講。

因為臺積電研發負責人、技術研究副總經理黃漢森在9月份的時候,說了一個說法,他直言不諱的稱“現在描述工藝水平的XXnm說法已經不科學了,因為它與晶體管柵極已經不是絕對相關了。製程節點已經變成了一種營銷遊戲,與科技本身的特性沒什麼關係了。”

這句話的意思翻譯一下,那就是現在所謂的7nm、5nm其實已經不能代表是真正的製程了,而只是一種數字遊戲,只是營銷需要造成的。

而之前高通高管有過一段”隱晦“的說法,他說這些芯片製造廠商在想辦法把數字弄得越小越好,臺積電、三星、格芯都有類似的問題,這其中或許只有英特爾是清白。

看到這裡,大家或許心中有數了,那就是英特爾的10nm或許是貨真價實的10nm,而其它的10nm未必一定是10nm,因為你也無法去驗證的,說啥就是啥唄。

所以目前網上有一種說法,那就是如果按照英特爾的規模來生產,臺積電、三星他們能不能生產出10nm都很難講,當然這個也無法求證的,大家聽聽就好,我這樣說的意思是不能單純從工藝來看技術的先進性,已經不再那麼純粹了。

接著往下說,如上圖所示,上圖畫的是一個晶體管,而芯片由晶體管組成,麒麟990說有103億晶體管,就是103億上圖這樣的東西組成的。

而晶體管由源極、漏極和位於他們之間的柵極所組成,如果嚴格的來講,製程工藝就是指源極到漏極的寬度,也就是柵極的寬度。

再回到英特爾的問題,為何英特爾的10nm難產?我想一個方面就是上面說的原因,英特爾也許是在真真實實的研發10nm的工藝,所以真的不容易。

另一個方面,那就是英特爾自身的原因了。目前有一種趨勢,那就是設計和製造分離開來,比如蘋果、高通、華為只做設計,臺積電、中芯國際只做製造。

而像intel這種IDM(設計、製造、封測一條龍)的企業越來越少了,因為術業有專攻,而英特爾的業務太多,產品線也太多了,這樣不夠專注,而芯片製造現在越來越難,工藝的提升也是越來難,英特爾精力太分散了,所以跟不上臺積電這種專注於製造的企業的節奏了。