爭奪2nm芯片王冠!臺積電即將建廠量產(chǎn),「牙膏廠」英特爾發(fā)布5年計劃

新智元報道
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來源:外媒
編輯:Emil Priscilla
【新智元導(dǎo)讀】「昨日,素來有「牙膏廠」之稱的英特爾公布了全新的CPU工藝流程圖,在發(fā)布會上揚言要重回芯片技術(shù)的巔峰,好巧不巧,第二天臺積電用于生產(chǎn)2nm芯片的工廠就獲批建設(shè),兩大巨頭究竟誰能率先量產(chǎn)2nm芯片呢?
在前天的發(fā)布會上,英特爾躊躇滿志,誓要擺脫「牙膏廠」之名!
「全面革新芯片制程工藝,五年干翻對手」!
不料發(fā)布會剛結(jié)束,英特爾就被臺積電打臉了。
怎么回事?
我們先看看英特爾說了什么。
英特爾立下的Flag
英特爾立下的Flag
在前天的線上發(fā)布會上,英特爾宣布了自己的五年計劃:在五年內(nèi)通過三代CPU封裝技術(shù)革新,讓英特爾重返芯片技術(shù)的巔峰。
簡而言之,就是把臺積電和三星踩在腳下。
這次真的不擠牙膏了。
根據(jù)英特爾的規(guī)劃,他們重新定義的CPU工藝的名稱,不再以nm作為CPU工藝的命名方式。取而代之的是Intel 7、4、3以及20A。

如今的Intel 10nm改名為Intel 7,同樣采用了SuperFin技術(shù)。
不過講真,如今以nm命名芯片工藝的方法早就不適用了。
所謂的XXnm已經(jīng)與芯片的柵極長度沒有任何關(guān)系,比如三星的7nm工藝的芯片晶體管密度還不如英特爾的10nm。
不過從性能上來說,相比Tiger Lake上的10nm Superfin工藝,Intel 7的每瓦性能提升10-15%。
Intel原先的7nm則改名為Intel 4,這會是Intel首個應(yīng)用EUV光刻工藝的FinFET工藝,每瓦性能提升20%,2022年下半年開始生產(chǎn),2023年產(chǎn)品出貨,就是之前的7nm Meteor Lake處理器。

英特爾 3 利用進一步的 FinFET 優(yōu)化和增加的 EUV,與英特爾 4 相比,每瓦性能提高了約 18%。
英特爾 20A 則采用了 RibbonFET 和 PowerVia 兩項技術(shù),前者是Intel獨創(chuàng)的供電技術(shù),后者則是Intel對GAA晶體管技術(shù)的稱謂。
符號A代表了“埃米”,作為標準長度單位,1埃米=0.1納米。20A則表示英特爾自家相當于2nm芯片的技術(shù)水平。

GAAFET被認為是FinFET之后,器件尺寸進一步微縮之時,將會采用的一種新型晶體管結(jié)構(gòu)。

PowerVia 是英特爾獨特的業(yè)界首創(chuàng)的背面供電實施方案,通過消除晶圓正面供電布線的需要來優(yōu)化信號傳輸。

按計劃,20A系列將于2024年亮相,未來英特爾將會使用自己的20A工藝為高通代工。
而在2025年以后,Intel 18A則會登上舞臺,屆時Intel 18A將會采用下一代高NA(高數(shù)值孔徑)的EUV蝕刻工藝,據(jù)說英特爾將是首家從ASML手中拿到光刻機的廠家。
英特爾的一盆冷水
英特爾的一盆冷水
但是計劃趕不上變化,就在昨天,英特爾的「勁敵」臺積電2nm芯片生產(chǎn)擴建計劃獲批。
晶圓廠選址定在臺北西南部的新竹科技園,預(yù)計最早2022年初動工,建成后將投入用于生產(chǎn)臺積電的N2(2nm)芯片。

新竹科技園寶山土地擴建二期項目總面積約90公頃,預(yù)計總工期60個月。
根據(jù)臺積電的生產(chǎn)路線圖,到2024年末或2025年,晶圓廠建成,N2制造工藝將會投入量產(chǎn)。

隨著對臺積電N2節(jié)點需求的增加,臺積電會在新竹建造和配備額外設(shè)施。
盡管尚未得知整個晶圓廠的實際產(chǎn)能,但臺積電會努力建成「GigaFab」,即每月產(chǎn)能超過100000個晶圓的工廠。
2nm可謂是各大半導(dǎo)體巨頭的「兵家必爭之地」。
前段時間IBM也已經(jīng)在實驗室內(nèi)制成并率先公布了他家的2nm芯片。

IBM發(fā)布的2nm工藝密度大約是3.33億/mm2,而臺積電的目標是4.9億/mm2。

臺積電、三星、IBM、英特爾四家半導(dǎo)體工藝密度對比
不過對比工藝密度沒啥意思。得看看芯片的工藝設(shè)計才行。
據(jù)悉,這次臺積電的N2工藝設(shè)計將首次使用納米片(nanosheet)晶體管技術(shù)。

臺積電表示,使用納米片晶體管能夠有效控制閾值電壓,將電壓波動降低至少15%。
因此,臺積電的N2將成為新竹晶圓廠第一個使用GAA晶體管以及其他新的制造工藝的芯片。
在2020年年報中,臺積電公布了2020年光刻研發(fā)的重點是3nm和2nm技術(shù)開發(fā)和下一代節(jié)點及以后技術(shù)開發(fā)的準備。

在臺積電3nm技術(shù)發(fā)展中,EUV(極紫外)光刻顯示出良好的成像能力和預(yù)期的晶圓良率。
臺積電研發(fā)部門也致力于順利完成3nm節(jié)點掩模技術(shù)開發(fā),基本實現(xiàn)了復(fù)雜先進的EUV掩模技術(shù)。
EUV計劃在光源功率和穩(wěn)定性方面不斷改進,使先進節(jié)點的學(xué)習(xí)速度和工藝開發(fā)更快。
在抗蝕劑工藝、防護膜和相關(guān)掩模坯料方面取得了進一步進展。
但在年報中,臺積電并沒有公布N2的具體技術(shù)。

未來投入使用的臺積電N2,試產(chǎn)預(yù)計將于2023年開始。
據(jù)說N2的訂單已經(jīng)紛至沓來,不過目前唯一能夠確認的客戶只有蘋果。
根據(jù)上游供應(yīng)鏈的消息,臺積電8月份將陸續(xù)產(chǎn)出新款iPhone13系列的A15處理器,而蘋果已經(jīng)向臺積電預(yù)訂超過1億顆A15處理器訂單。

未來臺積電生產(chǎn)的N2,將會為2024年蘋果iPhone的新一代芯片鋪路。
英特爾是否會如愿?
截至發(fā)稿時止,英特爾市值為2153.05億美元,而相應(yīng)地,臺積電達到了5967.62億美元,體量接近3個英特爾了。
臺積電第二季度營收情況顯示,臺積電總營收入比去年同期增長19.8%。
而美國白宮的數(shù)據(jù)則顯示,目前全球10nm以下的芯片,臺積電生產(chǎn)了其中的92%。

光是2021年上半年,臺積電的總營收入就達到了1699億人民幣,凈利潤合計達到634億人民幣。
錢多好辦事的道理誰都懂。
照著臺積電瘋狂買買買,建建建的節(jié)奏來看,英特爾好像真的看不到什么勝利的曙光。
從英特爾的新聞稿中看到,英特爾把重回芯片老大的希望寄托在了ASML的身上:如果ASML能夠率先給英特爾供應(yīng)高數(shù)值孔徑的EUV光刻機,那么Intel 18A才能按計劃投產(chǎn)。

所以ASML,給個面子吧!
參考資料:
https://9to5mac.com/2021/07/28/tsmc-2nm-production-set-for-2023/



