先進制程競賽Intel三星臺積電誰領先？

　　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，認為他們經常是讓情況變得更加模糊，而非厘清現實。

　　“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。

　　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，英特爾持續(xù)14nm節(jié)點已經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，”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，已經在營收與良率方面雙雙超越了28nm，”他強調。

　　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?！?/p>

　　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。“預計在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?！?/p>

　　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”。

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