英特爾要改變節(jié)奏　提前進(jìn)入埃米時(shí)代？

英特爾公司CEO帕特·基辛格在以“英特爾加速創(chuàng)新”為主題的全球線上發(fā)布會(huì)中表示：“基于英特爾在先進(jìn)封裝領(lǐng)域毋庸置疑的領(lǐng)先性，我們正在加快制程工藝創(chuàng)新的路線圖，以確保到 2025 年制程性能再度領(lǐng)先業(yè)界。英特爾正利用我們無(wú)可比擬的持續(xù)創(chuàng)新的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)從晶體管到系統(tǒng)層面的全面技術(shù)進(jìn)步。在窮盡元素周期表之前，我們將堅(jiān)持不懈地追尋摩爾定律的腳步，并持續(xù)利用硅的神奇力量不斷推進(jìn)創(chuàng)新。”

英特爾公司2021 年 7 月 27日在美國(guó)加州圣克拉拉召開(kāi)了“英特爾加速創(chuàng)新：制程工藝和封裝技術(shù)線上發(fā)布會(huì)”。對(duì)于藍(lán)色巨人而言，這場(chǎng)發(fā)布會(huì)的意義非凡，會(huì)議涉及的信息量巨大。它公布了最新的制程工藝和封裝技術(shù)創(chuàng)新路線圖，涉及了2025年以后的埃米時(shí)代產(chǎn)品路線;并展示了兩項(xiàng)突破性制程技術(shù)——近十多年來(lái)推出的首個(gè)全新晶體管架構(gòu)RibbonFET，以及業(yè)界首個(gè)背面電能傳輸網(wǎng)絡(luò)PowerVia;另外公布了兩項(xiàng)3D 封裝上的技術(shù)Foveros Omni 和 FoverosDirect;甚至英特爾在代工服務(wù)（IFS）上也取得了階段性的結(jié)果，首次公布合作客戶(hù)名單中擁有高通、亞馬遜AWS等一大批重量級(jí)的名字。

新線路+新工藝，英特爾在埃米時(shí)代大門(mén)前將加速？

在英特爾公布的最新制程技術(shù)路線圖上，我們可以看到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新技術(shù)以及新節(jié)點(diǎn)命名的詳細(xì)信息，特別是在10nm之后，英特爾忽略了進(jìn)程的命名，而采用了英特爾創(chuàng)造的命名方式：

Intel 7（此前稱(chēng)之為10納米Enhanced SuperFin）

通過(guò)FinFET晶體管優(yōu)化，每瓦性能[]比英特爾10納米SuperFin提升約10%- 15%，優(yōu)化方面包括更高應(yīng)變性能、更低電阻的材料、新型高密度蝕刻技術(shù)、流線型結(jié)構(gòu)，以及更高的金屬堆棧實(shí)現(xiàn)布線優(yōu)化。Intel 7將在這些產(chǎn)品中亮相：于2021年推出的面向客戶(hù)端的Alder Lake，以及預(yù)計(jì)將于2022年第一季度投產(chǎn)的面向數(shù)據(jù)中心的Sapphire Rapids。

Intel 4（此前稱(chēng)之為Intel 7納米）

與Intel 7相比，Intel 4的每瓦性能1提高了約20% ，它是首個(gè)完全采用EUV光刻技術(shù)的英特爾FinFET節(jié)點(diǎn)，EUV采用高度復(fù)雜的透鏡和反射鏡光學(xué)系統(tǒng)，將13.5納米波長(zhǎng)的光對(duì)焦，從而在硅片上刻印極微小的圖樣。相較于之前使用波長(zhǎng)為193納米的光源的技術(shù)，這是巨大的進(jìn)步。Intel 4將于2022年下半年投產(chǎn)，2023年出貨，產(chǎn)品包括面向客戶(hù)端的Meteor Lake和面向數(shù)據(jù)中心的Granite Rapids。

Intel 3

Intel 3將繼續(xù)獲益于FinFET，較之Intel 4，Intel 3將在每瓦性能1上實(shí)現(xiàn)約18%的提升。這是一個(gè)比通常的標(biāo)準(zhǔn)全節(jié)點(diǎn)改進(jìn)水平更高的晶體管性能提升。Intel 3實(shí)現(xiàn)了更高密度、更高性能的庫(kù);提高了內(nèi)在驅(qū)動(dòng)電流;通過(guò)減少通孔電阻，優(yōu)化了互連金屬堆棧;與Intel 4相比，Intel 3在更多工序中增加了EUV的使用。Intel 3將于2023年下半年開(kāi)始生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。

Intel 20A

PowerVia和RibbonFET這兩項(xiàng)突破性技術(shù)開(kāi)啟了埃米時(shí)代。PowerVia是英特爾獨(dú)有、業(yè)界首個(gè)背面電能傳輸網(wǎng)絡(luò)，它消除晶圓正面的供電布線需求，優(yōu)化信號(hào)布線，同時(shí)減少下垂和降低干擾。RibbonFET是英特爾研發(fā)的Gate AllAround晶體管，是公司自2011年率先推出FinFET以來(lái)的首個(gè)全新晶體管架構(gòu)，提供更快的晶體管開(kāi)關(guān)速度，同時(shí)以更小的占用空間實(shí)現(xiàn)與多鰭結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)電流。Intel 20A預(yù)計(jì)將在2024年推出。

盡管英特爾在同制程下的表現(xiàn)都優(yōu)于對(duì)手，比如10nm晶體管指標(biāo)已經(jīng)超過(guò)了臺(tái)積電7nm的水平，但對(duì)于市場(chǎng)而言，似乎受制程的影響更大。所以這次英特爾跳開(kāi)了以制程命名的方式，比如Tiger Lkae（10nm Superfin）的下一代10nm Enhanced SuperFin這次就改變?yōu)镮ntel 7，之后英特爾7nm則改變Intel 4，細(xì)究英特爾命名上的深意，不難得出，Intel 7≥7nm，英特爾4≥4nm的推測(cè)，盡管不會(huì)明面上這么宣布，而會(huì)體現(xiàn)在每一代產(chǎn)品的參數(shù)之上。

另外我們還留意到，英特爾介紹產(chǎn)品性能的首要指標(biāo)變?yōu)榱恕懊客咝阅堋?，其?shí)英特爾前幾代產(chǎn)品也在強(qiáng)調(diào)這個(gè)參數(shù)，這次只是再次指標(biāo)之下英特爾在能耗比上的優(yōu)勢(shì)。在產(chǎn)品線路圖上，Intel 7與 Intel 10nm SuperFin 相比，每瓦性能將提升約10%-15%;Intel 4則將擁有前代每瓦性能約 20% 的提升以及芯片面積的改進(jìn);Intel 3則較之Intel 4將在每瓦性能上實(shí)現(xiàn)約18%的提升……

還有一點(diǎn)，英特爾將在Intel 7上開(kāi)始引入EUV，并在Intel 4之上完全采用EUV光刻技術(shù)，這也是帶來(lái)Intel 4芯片面積縮小的主要原因。在新產(chǎn)品線路圖上，英特爾一改對(duì)EUV技術(shù)成熟度不信任的態(tài)度，全力轉(zhuǎn)向EUV，也跟之前在10nm、7nm上良品率遲遲得不到解決有很大關(guān)系。由此我們也能看出，英特爾新CEO上任后，藍(lán)色巨人更加務(wù)實(shí)，在這兩年芯片重要轉(zhuǎn)折的年份上希望占據(jù)住更多實(shí)地的意圖。

Intel 7、Intel 4和Intel 3將分別在2021年、2022 年下半年、2023年下半年投產(chǎn)，我們可以看到英特爾一年一個(gè)堅(jiān)定步伐的節(jié)奏，這同樣也是堅(jiān)持摩爾定律的一次表態(tài)。而這個(gè)路線圖的最大的亮點(diǎn)則在于Intel 3之后的Intel 20A，這是英特爾在產(chǎn)品方向上的一次重大變革。

Intel 20A在工藝上徹底放棄了FinFET，轉(zhuǎn)向了GAA晶體管，為了讓新芯片在埃米時(shí)代落地，英特爾公布了兩項(xiàng)兩大革命性技術(shù)——RibbonFET和PowerVia。RibbonFET是自2011年率先推出FinFET以來(lái)，英特爾構(gòu)建Gate AllAround晶體管的重要技術(shù)，它加快了晶體管開(kāi)關(guān)速度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與多鰭結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)電流，而且占用空間更小。PowerVia 是英特爾獨(dú)有的、業(yè)界首個(gè)背面電能傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)消除晶圓正面供電布線需求來(lái)優(yōu)化信號(hào)傳輸。

在2024年推出Intel 20A之后，下一代的技術(shù)節(jié)點(diǎn)將命名為Intel 18A，第二代GGA晶體管將進(jìn)一步改進(jìn)RibbonFET技術(shù)，預(yù)計(jì)2025年之后推出。

借助IDM 2.0 英特爾是否能重回全球前三的代工廠商

英特爾高級(jí)副總裁兼技術(shù)開(kāi)發(fā)總經(jīng)理Ann Kelleher博士表示：“英特爾有著悠久的制程工藝基礎(chǔ)性創(chuàng)新的歷史，這些創(chuàng)新均驅(qū)動(dòng)了行業(yè)的飛躍。我們引領(lǐng)了從90納米應(yīng)變硅向45納米高K金屬柵極的過(guò)渡，并在22納米時(shí)率先引入FinFET。憑借RibbonFET 和 PowerVia兩大開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)，Intel 20A 將成為制程技術(shù)的另一個(gè)分水嶺。”

在英特爾發(fā)布產(chǎn)品路線圖之中，公布了一個(gè)信息量相當(dāng)高的內(nèi)容——高通將采用Intel 20A的產(chǎn)品路線！不難看出，如今市場(chǎng)上排名首位的Fabless廠商還是相當(dāng)認(rèn)同英特爾技術(shù)路線上的選擇和技術(shù)底蘊(yùn)。

一方面，三星順利流片后，高通對(duì)于GAA晶體管路線有著更強(qiáng)的信心，另一方面，在英特爾公面代工IDM2.0計(jì)劃后，英特爾的技術(shù)能力和代工能力均能給高通提供較為穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

我們可以看到，英特爾在封裝技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位，這也是選擇英特爾代工廠商的最大底氣，近年來(lái)英特爾在這方面的優(yōu)勢(shì)包含：首個(gè)2.5D 嵌入式橋接解決方案EMIB、首個(gè) 3D 堆疊解決方案Foveros、下一代Foveros技術(shù)FoverosOmni和實(shí)現(xiàn)了向直接銅對(duì)銅鍵合的轉(zhuǎn)變Foveros Direct。如果要一一了解英特爾這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)，我們需要另開(kāi)一篇卻詳細(xì)解讀，不過(guò)需要注意的是FoverosOmni和Foveros Direct將在應(yīng)用在2023年量產(chǎn)的產(chǎn)品中去，從產(chǎn)品路線圖來(lái)看，也就是Intel 3。這意味著Intel 3才是英特爾在納米時(shí)代的巔峰產(chǎn)品，也是英特爾恢復(fù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的最重要技術(shù)節(jié)點(diǎn)。

高通之外，英特爾還公布了另一個(gè)代工合作廠商亞馬遜AWS，它將比高通更早，率先成為英特爾的第一個(gè)使用英特爾代工服務(wù)（IFS）封裝解決方案的客戶(hù)。

能否按產(chǎn)品線路的計(jì)劃獲得High-NA EUV光刻機(jī)？

封裝技術(shù)之外，英特爾公布的另一項(xiàng)信息則給予了Fabless廠商更多信心——英特爾將迅速采用下一代極紫外光刻（EUV）技術(shù)的計(jì)劃，即高數(shù)值孔徑（High-NA）EUV。甚至在與ASML的合作中，英特爾有望率先獲得業(yè)界第一臺(tái)High-NA EUV光刻機(jī)。

從質(zhì)疑EUV到可能率先采用High-NA EUV光刻機(jī)，英特爾態(tài)度的改變?cè)醋约铀侔Ｃ讜r(shí)代落地的目標(biāo)，這將是英特爾重回巔峰地位的大計(jì)劃。我們都知道，3nm工藝結(jié)點(diǎn)之后，ASML研發(fā)的是新型高數(shù)值孔徑EUV光刻設(shè)備（high NAEUV），它將EUV系統(tǒng)NXE 3400C具有0.33的數(shù)值孔徑推進(jìn)至0.55，這也是ASML下一代的NXE5000系列機(jī)型。雖然ASM宣布的問(wèn)世時(shí)間為2023年，但實(shí)現(xiàn)上業(yè)界對(duì)它的上市的時(shí)間并不樂(lè)觀，而且在光阻劑、EUV源功率、0.55NA較小的聚焦深度（depth of focus）、透鏡的偏振控制、掩膜的制備及設(shè)備的成本控制上都有著不小的技術(shù)門(mén)檻需要邁過(guò)。所以是否能趕上2024年的Intel 20A技術(shù)節(jié)點(diǎn)其實(shí)還存在很大不確定性。

當(dāng)然，值得肯定的是，英特爾在與ASML的合作中取得了相當(dāng)大的主動(dòng)性，不然也不會(huì)宣傳首臺(tái)High-NA EUV光刻機(jī)落戶(hù)英特爾的巨大利好。

寫(xiě)在最后

今天的發(fā)布會(huì)，讓我們看到一個(gè)不那么慢條斯理的藍(lán)色巨人。不管是產(chǎn)品路線還是新技術(shù)曝光，英特爾都迫不及待地向世人公布，而且在High-NA EUV光刻機(jī)使用上，卡死了ASML的供貨門(mén)檻。實(shí)際上從下一代光刻機(jī)的計(jì)劃供貨時(shí)間2023年，到英特爾量產(chǎn)Intel 20A的2024年間，僅有一年時(shí)間來(lái)調(diào)試設(shè)備和流片，不可謂不緊張，所以我們?cè)诮裉斓奈恼潞投温錁?biāo)題中，都用了問(wèn)號(hào)。當(dāng)然，不管能不能實(shí)現(xiàn)，都代表了英特爾的一代態(tài)度——必須樹(shù)立重回巔峰的目標(biāo)。

在我看來(lái)，英特爾最有可能實(shí)現(xiàn)的是代工上的意圖，在全球缺芯的大趨勢(shì)下，是最能為英特爾貢獻(xiàn)現(xiàn)金流的項(xiàng)目，也只有代工上獲得了更多Fabless用戶(hù)的認(rèn)同，才能在產(chǎn)品路線圖實(shí)現(xiàn)節(jié)奏上走得更快更穩(wěn)。