2009年至今,,ARM處理器制程從45nm躍進(jìn)至10nm,,加之架構(gòu)迅速迭代,性能提升了100倍——iPad Pro自詡超越80%的便攜PC,,Mali-G71揚(yáng)言媲美中端筆記本獨(dú)顯,。
那么Intel似乎有些不妙
對(duì)于PC而言,這就很尷尬了,,尤其是IC設(shè)計(jì),、晶圓制造兩頭包辦的巨人——Intel。微軟,、高通急不可耐地聯(lián)姻Win10和驍龍835,,這叫Intel老臉往哪擱。
不過這個(gè)大黑鍋,,好像要自己背,。原來“工藝年-架構(gòu)年”的鐘擺式升級(jí),,變成了“Tick-Tock-優(yōu)化”三年一循環(huán)。那么Intel是不是處于架構(gòu),、制程的雙重危機(jī)呢,?
第一個(gè)問題,在處理器性能上,,ARM架構(gòu)擊敗x86架構(gòu)了嗎,?答案是并沒有,畢竟兩者的功耗和散熱設(shè)計(jì)遠(yuǎn)不能相提并論,,且前者運(yùn)行Win10還需要模擬器,,存在效率轉(zhuǎn)換問題。
第二個(gè)問題,,在芯片制程工藝上,,ARM陣營(yíng)在超越Intel了嗎?三星和臺(tái)積電將在2017年初商用量產(chǎn)10納米工藝節(jié)點(diǎn),,Intel商用則要落后一步至2017年底 ,。看似不妙,,不是嗎,?
如出一轍的FinFET工藝
在傳統(tǒng)的平面MOSFET結(jié)構(gòu)中,硅基底(Sub)頂部與氧化層(Field Ox.)齊平,,相接于柵極(Gate)的底面,。電流方向從Source流向Drain,由柵極控制電路接通與斷開,。所以一般用柵極(Lg)衡量芯片制程工藝,,這一特征尺寸當(dāng)然是越小越好。
注意特征尺寸只代表最小的工藝水平,,也叫做最小線寬,,只用在最關(guān)鍵的部位上。當(dāng)柵極長(zhǎng)度逼近20納米大關(guān)時(shí),,對(duì)電流控制能力急劇下降,,漏電率相應(yīng)提高。
這時(shí)候需要用到FinFET技術(shù)(鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管),,將電路通道升高為鯊魚鰭形狀,,三面與柵極接觸,
降低漏電和動(dòng)態(tài)功率損耗,,改善功耗和發(fā)熱,。
三星、臺(tái)積電采用10納米FinFET工藝節(jié)點(diǎn),Intel則稱作三柵極(Tri-Gate)3D晶體管設(shè)計(jì),,本質(zhì)技術(shù)沒有什么差異,。不過Intel實(shí)踐得早一些,22納米就用上了FinFET,。
半導(dǎo)體工藝的“魔術(shù)數(shù)字”
根據(jù)以上的介紹可以知道,,工藝節(jié)點(diǎn)只是最小線寬,無法作為單一參數(shù)衡量半導(dǎo)體集成度,。我們還需要比較柵極,、鰭的間距,以此衡量晶體密度,。
14納米FinFET工藝下,,三星柵極、鰭的間距為84/78納米,、78納米,,大于Intel的70納米、64納米,;10FinFET納米工藝下,,三星柵極間距為64納米,大于Intel的54納米,。
Intel雖然工藝制程聽起來一般,但具有令人驚訝的密度優(yōu)勢(shì),。臺(tái)積電,、三星的工藝數(shù)字都經(jīng)過不同程度的“美化”,甚至傳言聯(lián)發(fā)科內(nèi)部有一套換算方式:臺(tái)積電的16納米等于英特爾的20納米,,這里不做考證了,。
根據(jù)一份泄露的三星半導(dǎo)體路線規(guī)劃,10納米FinFET共有3代,,其中10LPE,、10LPP的性能相比14LPP進(jìn)步10%、20%,。三星對(duì)外宣稱的27%性能提升可能是最終的10LPU,。Intel的10納米工藝迭代更新三次,但柵極
間距,、晶體管密度要好過三星和臺(tái)積電,。
不過Intel時(shí)間上落后半年,喜憂參半,。因?yàn)?0納米對(duì)于任何一家都是全新嘗試,,不僅僅涉及CPU 體質(zhì)問題,直接影響到良率,三星和臺(tái)積電趕工面臨的問題可能要更加嚴(yán)峻,。
來自Intel的反擊
在IDF2016(Intel Developer Forum)上,,Intel宣布與ARM達(dá)成了新的授權(quán)協(xié)議,未來將可能代工ARM架構(gòu)芯片,,無疑對(duì)三星和臺(tái)積電的業(yè)務(wù)造成潛在的沖擊,。
同樣是10納米制程,遲到的Intel確實(shí)更厲害些,。不過遲到畢竟是遲到,,曾經(jīng)Intel巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)正被三星和臺(tái)積電慢慢趕上,牙膏廠也要加把勁了,。