10nm领衔，新技术策略将引领英特尔全面反攻
2017年9月19日，英特尔在北京举办了一场题为“领先无界”的英特尔精尖制造日活动。据英特尔公司全球副总裁兼中国区总裁杨旭先生介绍，这是英特尔第二次举办这类活动们也是第一次在中国举办。
在会上，除了介绍公司在中国的一些投资状况外，英特尔的专家们还发布了就摩尔定律的未来发展、节点命名的规范和10nm的发展和晶圆代工业务的未来发展作出了丰富的演讲。下面由半导体行业观察给大家带来详细的报道：
自从几年前推出14nm技术以来，好久没有关于英特尔新一点节点技术的进展，有的只是在14nm上的几个功能和性能升级。但相反，在竞争对手上却看到了更多10nm和7nm的进展，甚至市面上已经见到了几款10nm的芯片。很多人都在讨论英特尔的10nm跳票信息，甚至认为英特尔在制程技术上已经落后竞争对手。每次被问到相关问题的时候，英特尔都会三缄其口。
今日，英特尔终于带来了最新的10nm技术。
英特尔公司执行副总裁，制造、运营与销售集团总裁Stacy J·Smith在演讲台上正式展出了10nm技术的硅晶圆。
根据英特尔高级院士，技术与制造事业部制程架构与集成总监Mark T·Bohr介绍，由于应用了新的超微缩(hyper scaling)技术，且充分运用了多图案成型技术。Ittel新的10nm技术取得了空前的突破。据透露，新技术每平方毫米集成的集体管超过1亿个。相比于上一代14nm的3750万的数字，有了很大的提升。
正如前面所说，这都是基于其新一代超微缩的技术实现的。
根据Mark介绍，英特尔的10nm技术采用了第三代的FinFET技术，对比于前一代的产品。10nm的鳍片间距从42nm降低到34nm，是前一代的0.81倍；最小金属间距也从52nm降到36nm，较之前代下降了差不多50%；单元高度也从399nm降为272nm；栅极间距也从70nm降到54nm。另外虚拟栅极从两个变成一个，栅极触点从标准变成COAG。这几点缔造了10nm芯片的高级性能。
首先看一下第三代FinFET的提升。根据英特尔方面介绍，与14nm相比，新一代10nm工艺的鳍片高度提升了25%，间距则缩小了约25%，功耗也降低了45%。
还有活跃栅极上的触点改变带来的变化。这项被称为Contact overactive gate的技术是一项革命性的创新，能够将芯片的面积继续缩小10%。根据英特尔公司全球副总裁，逻辑技术开发部联席总监白鹏介绍：如下图所示，如果把触点往上移，叠加在鳍片上面，那么就可以将原来触点所处在的栅极段去掉，这样就可以达到减少面积的目的。
通过不断的优化，英特尔的10nm晶体管的性能和功耗也有了很大的提升。
在于竞争对手的“同代”技术进行对比的时候，英特尔方面表示：和以往一样，英特尔新技术领先竞争对手一代，也就是三年。
例如在性能和功耗方面，英特尔的有功功率较之友商有20%和30%的领先。
在逻辑晶体管密度方面，英特尔较之同样领先于竞争对手。这也是领先整整一代。
SRAM的提升，也对产品的微缩有效提高。这是英特尔一贯以来的优势保持。
在各项数据对比方面，英特尔也基本吊打竞争对手。
在这些技术加持下，英特尔10nm芯片可以做到7.6mm²，密度和性能得到了提升。这样给每个晶体管带来的成本下降满足摩尔定律要求。
英特尔方面表示，他们的10nm技术将会被应用到客户端、服务器以及其他类设备的需求。新技术将会在2017年下半年正式量产。
另外，英特尔方面还强调，由于现在工艺推进周期相比之前更长了，为了更好的满足客户的需求，因此英特尔接下来会在每一代节点上推出几个不同的工艺，满足产品的性能升级需求。例如在10nm有1nm+和10nm++，这里每一代的性能较前者都会有明显的提升。
除了披露10nm的技术以外，英特尔在这次的制程大会上还宣布推出全球首个面向低功耗物联网和移动产品的FinFET技术——22FFL。英特尔方面表示，依赖于他们深厚的技术基础，这个全新的工艺将会给他们的客户带来更高的性能/价格比。
回顾英特尔的工艺发展历程，他们的FinFET工艺首次亮相就是在22nm工艺，英特尔在这个对FinFET具有重大意义的节点上开展新的拓展，体现了英特尔对这个工艺技术的厚望。
由于新工艺采用了先进的FinFET晶体管，与传统的22nm通用技术相比，新的22nmFFL工艺漏电电流最多可减少一百倍，低漏电晶体管的总漏电量甚至只为通用22nm技术的五百分之一；在这个工艺上，甚至还实现了与14nm晶体管相同的驱动电流；另外在22nm基础上提供了简化的互联技术和设计原则、更高水平的设计自动化、支持完整射设计等优势，新工艺在与竞争对手相比，有很强的竞争力。
英特尔方面表示，相比同行业的28纳米/22纳米平面技术更高的面积微缩，且成本上有极大的优势。在产业链生态的支持下，在可见的将来，这将会英特尔在晶圆代工市场的一大杀器。英特尔方面也表示，这个技术现已退出行业标准PDK1.0，并将会在2017年第四季度生产就绪。
除了22nm FFL外，英特尔方面还在会上强调，将会加强在代工市场的投入，推进代工业务的进一步发展。
英特尔公司技术与制造事业部副总裁，晶圆代工业务联席总经理Zane A·Ball表示，过去几年内，顶尖晶圆代工市场正在迅速增加，加上中国半导体需求的增长。看到巨大机遇的英特尔会通过多种组合去抢攻高端晶圆代工市场。
Zane表示，英特尔在未来将结合22nm、14nm、10nm和22FFL工艺的优势，加上联合优化的设计套件、硅晶验证的IP和创新的封装与测试能力，向网络基础设施与移动、互联设备提供晶圆代工业务。
他表示，因为英特尔的晶体管密度比其他技术高两倍，因为可以给网络基础设施带来更高的技术密度；另外，他们的56Gbps PAM4 SerDes已经处于试验阶段，112Gbps SerDes也处于开发阶段，这将为网络设施带来更高速的传输；另外，通过嵌入式多芯片互联桥接（EMIB）技术，能够实现异构芯片的集成，实现高密度、高带宽与低成本，这将给网络基础设施带来经济的多芯片集成。以上三点也将成为保证英特尔在这个领域开拓代工业务的根本。
我们知道，在过去几年蓬勃发展的移动芯片市场，英特尔由于主观或可观的原因，错失了大号的良机，虽然这给英特尔带来短暂的困窘，但拥有深厚工艺优势的英特尔找到了更好的切入市场的办法，那就是代工。
据Zane介绍，在移动和联网设备上，英特尔的工艺则能够更快的上市时间、更高的能耗和更小的尺寸：在主流产品上，能够实现领先的功耗/性能比；在物联网和入门级移动设备上，则可以实现超低漏电、低成本和便于设计等优点。
自从2016年和ARM宣布合作以来，英特尔只用了短短的十几周就实现了从RTL到首个tape out的过程。在今年八月，英特尔甚至还完成了采用英特尔 10nm制程的ARM Cortex-A75 CPU内核测试芯片。值得一提的是，这个芯片的晶体管密度同样是大大领先于其他竞争对手的。可以看到，与ARM合作的进展，将推动英特尔在ARM代工市场更进一步，同时也开启了他们对ARM高端芯片的抢夺战。
至于物联网和入门级移动市场，则是英特尔l 22nmFFL所专注的领域。在这里我们也许有读者会困惑，英特尔也在这里进攻物联网，竞争对手也利用FD-SOI工艺进攻物联网市场，这两者之间的竞争优势又会怎么取舍？
Mark告诉半导体行业观察记者：“FD-SOI需要昂贵的衬底和复杂的工具，且这些没有完善，这对FD-SOI来说是一个大挑战”。他自始至终都强调22FFL是物联网设计的最好选择。
英特尔方面还表示，会将14nm和22FFL的FinFET技术带到中国市场。
我们知道，在过往的晶圆代工市场，有TSMC、三星和格芯这些巨头，另外还有联芯、Towerjazz等厂商，国内的中芯和一众低端工艺厂商也一手数不清。英特尔选在这个时强调代工是否会面临竞争压力，是否能够开辟出一片市场。
杨旭直接回答“老虎不发威，你们当我病猫”，当中表达的意思表露无疑。
对于高端10nm的代工问题，白鹏表示，英特尔资深的技术积累是底气，加上步进先进制程的Fabless需要不同的供应商，这就能促进英特尔这边业务的发展。这也是英特尔看好代工业务的原因。
除了披露一系列的新技术外，英特尔还在本届的制造大会上谈到了在中国的发展和创新。自1985年进入中国以来，英特尔一直保持对中国的大幅度投入，尤其是进入21世纪以来投资更迅速，合作方式也多样化。
据英特尔方面表示，他们在中国大陆的投资总额已经超过了130亿美元，投资领域涉及了技术研究、产品开发、芯片制造、封装测试到营销、服务和风险投资等方方面面。英特尔方面强调，这些投资让英特尔中国成为除美国外最完整的布局。其中以以下几笔最引人注目：
2003年8月，英特尔宣布投资成都，建立芯片封装测试工厂，。2016年11月，高端测试技术在英特尔成都工厂正式投产，使其成为美国境外唯一的高端测试技术工厂，并全面实现了集芯片封装测试、晶圆预处理和高端测试技术于一身的重大“创新睿变”。
英特尔方面表示，成都工厂是英特尔全球最大的芯片封装测试中心之一，截至2016年底已累计产出20.6亿颗芯片组和移动处理器，它也是英特尔全球两大晶圆预处理工厂之一。2012年，英特尔中国西部分拔中心也落户成都高新区。
到2007年，英特尔大连工厂也奠基，这是英特尔在亚洲的第一座晶圆制造工厂，初期建厂总投资25 亿美元，2010年正式投产。但到了2015年，英特尔就将其升级转产，将投资高达55亿美元，将这个共产升级为“非易失性存储器”制造基地。成为在英特尔的非易失性存储器产品集成电路全球制造网络中，这是英特尔使用300毫米晶圆目前最先进技术的生产中心之一，新升级的工厂也助力大连成为全球范围内非易失性存储制造技术首屈一指的城市，该项目已于2016年7月正式投产。
2017年5月，英特尔在大连工厂发布两款全新的采用3D NAND的数据中心级固态盘，同时，作为“非易失性存储器”制造基地的大连工厂正在扩建，以满足市场对3D NAND日益增长的需求。今日，英特尔也全球首发用于数据中心的英特尔64层3D NAND固态硬盘。这同样是来自英特尔大连工厂的产品。
2014年，英特尔宣布向紫光集团旗下持有展讯通信和锐迪科微电子的控股公司投资人民币90亿元，联合研发系统芯片，推动拥有自主知识产权的新型计算软硬件研发。到了2017年，英特尔联手展讯相继推出8核64位LTE芯片平台SC9861G-IA和SC9853I，采用英特尔先进的14纳米FinFET制程技术，内置英特尔Airmont处理器架构，面向全球中高端移动市场，提升用户智能体验。这是英特尔助力本土芯片设计企业进步的一大尝试。
另外，2015年4月，英特尔宣布与清华大学携手推动拥有自主知识产权的基于可重构计算技术的新型计算硬件和软件研发。2016年1月，英特尔与清华大学、中国电子信息产业集团旗下澜起科技签署协议，联手研发融合可重构计算和英特尔x86架构技术的新型通用处理器，服务于中国市场；2017年5月，澜起科技偕同清华大学及英特尔公司，正式发布了面向数据中心应用的安全可控津逮 CPU软硬件参考开发平台，项目计划于2018年实现商业化部署。
以上合作屡见不鲜，并将陆续有来。
杨旭表示，到2020年，中国的数据将会达到8ZB，这将是全球第一大市场；届时来自中国地区的ICT行业收入也会达到5300亿美元；IC市场的收入也会高达1390亿美元。中国市场必然是未来半导体企业的必争之地，英特尔会持续投入其中。
自从戈登摩尔在1965年提出摩尔定律以来，集成电路产业一直遵循这个约定俗称的经济规律在发展。但随着芯片制造工艺推进到10nm以下，关于摩尔定律的未来和集成电路产业的发展就有了更多的讨论，甚至有人认为摩尔定律将会总结。在问到英特尔高层关于这个问题的看法时，他们斩钉截铁地表示：摩尔定律将会继续演进，并将继续演进。
英特尔方面表示，晶体管密度的提升是摩尔定律的原动力，密度提高带来的晶体管平均价格的下降，这是是摩尔定律的原动力。这两者一直都在发生，因此他们坚信摩尔定律不会失效。他们还举了例子说明：
根据摩尔定律的规定，晶体管是保证摩尔定律持续演进的重要一环。英特尔从14nm开始引入超微缩技术，这将会推动晶体管的继续缩小。
这种微缩也将给英特尔带来更低的平均晶体管成本。
“英特尔一直在推动技术创新，引领摩尔定律发展”，Mark T·Bohr告诉记者。
从2003年在90nm的时候推出应变硅芯片到2007年生产高K金属栅极芯片、从32nm的自校准通道到22纳米推出FinFET。英特尔无时无刻都在引领这业界技术的潮流，在这些技术上，英特尔也都通通领先竞争对手三年，Mark强调。
虽然英特尔方面坚定不移地相信摩尔定律不会终结，MARK告诉记者：“诚然，有一天我们可能会达到物理极限，但目前还看不到终点”。于是英特尔还在全力持续推进摩尔定律向前。。
他们表示，从技术方面看，逐一实现全新的制程节点变得愈加困难，成本也更加昂贵。仅仅是把设备安装到已有晶圆厂中，就要花费70亿美元。这也意味着半导体制造业将继续整合，因为越来越少的公司能承担得起推进摩尔定律的成本。但英特尔每年都让产品价格更低、性能更强。因为就他们看来，推进摩尔定律的能力是他们的核心竞争力。
但Mark表示，在英特尔全心全力为了行业推进摩尔定律，提高客户的收益的时候，有些竞争对手对节点命名过于随便，这就给行业带来一种错觉，误以为他们的技术已经遥遥领先于市场。
但正如前面所说，英特尔在10nm的晶体管密度，是竞争对手的两倍。造成这样的原因是由于竞争对手对于节点命名有了偏差，造成的不好效果。这就需要行业有一个标准化的命名方式。
他们指出，如果要标准化，有一种简单的计算公式就是用栅极距（栅极宽度再加上晶体管栅极之间的间距）乘以最小金属距（互连线宽度加上线间距），但是这并不包含逻辑单元设计，而逻辑单元设计才会影响真正的晶体管密度。另一种计算公式——栅极距乘以逻辑单元高度——是纠正上述缺失朝着正确方向的一步。但是这两种计算公式，都没有充分考虑到一些二阶设计规则。
它们都不能真正衡量实际实现的晶体管密度，因为它们都没有试图说明设计库中不同类型的逻辑单元及这些指标量化相对于上一代的相对密度。行业真正需要的是给定面积（每平方毫米）内的晶体管绝对数量。
另一种极端的公式，简单地用一个芯片的总晶体管数除以面积是毫无意义的，因为大量设计决策都会对它产生影响——例如缓存大小和性能目标等因素，都会导致这个值发生巨大变化。
此时是让我们重新启用曾经流行但一度“失宠”的一个计算公式了，它基于标准逻辑单元的晶体管密度，并包含决定典型设计的多个权重因素。尽管任何设计库中都有很多标准单元的选择，但是我们可以拿出一个普及的、非常简单的单元——2输入 NAND单元（4个晶体管），以及一个比较复杂、但也非常常见的单元：扫描触发器（SFF）。这能够推导出之前被接受的晶体管密度测量公式。
Mark认为在这条公式下，行业可以厘清制程节点命名的混乱状况，从而专心致志推动摩尔定律向前发展。但这条公司是业界提出来的，并不是英特尔本身，Mark强调。
在搞定了这些概念和命名之后，Mark继续谈了英特尔对于摩尔定律和集成电路未来发展的看法。
Mark指出，从英特尔方面认为，未来的制程升级周期会变长，但英特尔会坚持使用新技术来推动摩尔定律继续前进。英特尔官方也在一些新技术上做了投入研究。当中包括了纳米线晶体管、三五族晶体管、3D堆叠、密集内存、密集互联、EUV 图案成型、神经元计算和自旋电子学。
在问到英特尔对业界正在关注的More than Moore和Beyond CMOS的看法时。
Mark告诉记者，他认为随着制程的继续微缩，Beyond CMOS有可能会成为一个好的选择，但不会是现在，英特尔本身也在这些技术上面有关注投入。
至于业界正在关注的EUV，在问到英特尔在这方面的规划时，Mark告诉记者：如果EUV准备好了，英特尔肯定义不容辞地装备上，这是毫无疑问的。但从他们看来，现在的EUV还有光刻速度不够和工具连续时间不够等问题，再加上光蚀刻工具、掩膜方向，也需要搭配，近期来说他们觉得还不是上EUV的好时机，但他们保持紧密关注。
从DRAM转处理器，再回到Flash；从传统IDM到提供Fab代工；从一个PC处理器供应商进化成一个云计算平台供应商，英特尔正在精益求变。目前看来，也获得不错的效果。但是展望未来，英特尔在这些领域面对的挑战同样严峻，但在这些技术和前瞻性布局的支持下，我们相信英特尔会一扫之前移动芯片时代的靡态，全面反攻。(文/李寿鹏）
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