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先進制程競賽Intel三星臺積電誰領先

2016-03-28
關鍵詞: Intel 三星 TSMC 10nm

       究竟誰握有最佳的半導體制程技術?業(yè)界分析師們的看法莫衷一是。但有鑒于主題本身的復雜度以及晶片制造商本身傳遞的訊息不明確,就不難瞭解為什么分析師的看法如此分歧了。

  市場研究機構Linley Group首席分析師Linley Gwennap表示,英特爾(Intel)將在10nm制程優(yōu)于臺積電(TSMC)與三星(Samsung),就像在14nm時一樣。VLSI Research執(zhí)行長G. Dan Hutcheson認為,臺積電即將量產(chǎn)的10nm制程將大幅超越英特爾的14nm節(jié)點,而且臺積電正以較英特爾更快的速度超前進展。此 外,International Business Strategies (IBS)創(chuàng)辦人兼執(zhí)行長Handel Jones則指出,英特爾與臺積電的10nm制程技術性能旗鼓相當。

  但各方均同意,有多種變數(shù)決定了元件如何制造,對于不同類型晶片的影響也各不相同。分析師們也把責任歸咎于行銷部門,認為他們經(jīng)常是讓情況變得更加模糊,而非厘清現(xiàn)實。

  “事實上,沒有一種衡量方式能夠決定一項技術的性能、功耗與電晶體密度,”Jones說,“金屬層M1間距十分重要,但局部互連也會影響到布線的閘極密度與性能;閘極間距對于閘極密度相當重要,但鰭片高度也明顯影響性能?!?/p>

  “互連延遲正成為重大的挑戰(zhàn),尤其是在10nm時有80%的性能都取決于互連延遲的影響,”他補充說。

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  從Linley Group的衡量指標來看,英特爾比臺積電和三星更具優(yōu)勢

  (來源:Linley Group)

  FinFET的高度與線寬可作為衡量技術節(jié)點與晶片制造商實力的良好指標。Hutcheson認同這一觀點,他并表示,SRAM的單元尺寸也值得考慮。

  但是,“我認為技術進展的終極衡量標準在于隨著每一技術節(jié)點倍增密度的能力,”Hutcheson說,“英特爾至今在每一節(jié)點都是這么做的?!?/p>

  也就是說,臺積電在10nm達到的M1金屬層間距已“完整微縮(?70%),領先英特爾的14nm,”Hutcheson強調(diào),英特爾持續(xù)14nm節(jié)點已經(jīng)2年了。

  隨著近期披露10nm與7nm計劃,“臺積電不僅證明擁有扳回勝局的魔力,同時還踩著比任何人更快的進展步調(diào),”他補充說。

  同時,盡管在今年1月,一些業(yè)界還不那么看好其16/14 nm節(jié)點,但臺積電目前的16nm節(jié)點“在相同的時間架構下,已經(jīng)在營收與良率方面雙雙超越了28nm,”他強調(diào)。

  節(jié)點性能與名稱無關?

  Gwennap表示,技術節(jié)點的傳統(tǒng)衡量標準是電晶體尺寸,亦即所測得的最小閘極長度。然而,歸功于市場行銷的努力,如今的節(jié)點名稱不再與閘極測量結果吻合了,“但其差距也不算太大——英特爾14nm制程的閘極長度約相當于三星(Samsung)的20nm。”

  不過,Gwennap說,臺積電和三星目前“在速度與密度方面都遠落后英特爾的14nm制程,”以此來看,他認為三星的節(jié)點更適合稱為17nm,臺積電則為19nm?!邦A計在10nm時的情況類似...三星與臺積電將在速度與密度方面落后英特爾約半節(jié)點。”

  然 而,光是最小閘極長度并不足以決定一切,Chipworks資深研究員兼技術分析師Andy Wei表示,“定調(diào)一項技術是否最優(yōu)高度取決于與面積微縮有關的制程成本??蓺w結為比較布線單元級的技術能力,以及達到該密度所需的成 本,Chipworks正是以此作為基準”。

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  Linley Group認為,三星可望最先推出10nm制程,但英特爾的表現(xiàn)會更優(yōu)

  (來源:Linley Group)

  自從德州儀器(TI)為了如何衡量閘極長度而戰(zhàn),制程節(jié)點的命名之爭已經(jīng)延續(xù)25年了。Hutcheson說,TI采用有效閘極長度,而矽谷晶片制造商則以更大的閘極長度作為指標。

  在1990年代,當線寬微縮至奈米級時,“新的論據(jù)認為閘極長度不再適用,因為蝕刻削薄而使M1金屬級間距成為更適合的標準——不過當時卻仍由閘極長度決定性能?!?/p>

  其 后,臺積電宣稱其40nm制程比英特爾使用的45nm節(jié)點更好,但除了“更好”似乎也沒提出任何指標,Hutcheson指出,“從那時起,就一直有點像 是各說話一樣。例如,Globalfoundries的32nm和28nm之間真正的差異是32nm是SOI制程,28nm則是bulk制程?!?/p>

  臺 積電已經(jīng)明確表示其16nm制程采用20nm的后段制程技術——FinFET電晶體層疊于頂部。在最近于圣荷西舉行的會議,臺積電表示,其7nm節(jié)點將會 較其10nm制程密度更高1.63倍,Chipworks的Wei說,“這表示2種尺寸微縮0.7倍的性能提高還不到2倍,而節(jié)點名稱則微縮至0.7 倍?!?/p>

  “市場行銷元素強烈影響節(jié)點的命名,著眼于頂部層級,但設計工程師知道他們所選擇的技術優(yōu)點,”Jones表示。畢竟,“只要制程技術快速、低功耗且低成本,那么怎么稱呼都不重要?!?/p>

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