「別玩數字遊戲」!英特爾打臉晶圓代工廠的製程秘密,堅守摩爾定律、要靠效能決勝負

2020.09.16 by
簡永昌
「別玩數字遊戲」!英特爾打臉晶圓代工廠的製程秘密,堅守摩爾定律、要靠效能決勝負
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先進製程的數字究竟意義為何?老大哥英特爾站出來強調,別陷入數字迷思,攤開晶片裡的電晶體密度、效能才是最真實的,而英特爾也是唯一還遵循摩爾定律的公司。

晶圓代工龍頭台積電宣布自家5奈米已於今年第二季量產,而三星也喊出今年底要量產5奈米製程,同時3奈米也要轉換成GAA(閘極環繞)的架構,在這條突破摩爾定律的路上,兩家半導體業者也還不停地端出8奈米、6奈米、4奈米等各種製程。

提出摩爾定律的老大哥英特爾自然也將這些消息看在眼裡,新竹辦公室總經理謝承儒就表示,英特爾才是以摩爾定律限制持續發展先進製程的半導體企業,而這些「花俏」的數字在他看來,「都只是一種商業行為的考量」。

編按:
摩爾定律 ( Moore's Law )是由英特爾(Intel)創辦人之一戈登‧摩爾(Gordon Moore)所提出。其內容為:積體電路上可容納的電晶體數目,每隔24個月便會增加一倍;經常被提及的「18個月」則出自於英特爾的大衛·豪斯,他預測每18個月,晶片效能便會提高一倍。

跟著摩爾定律走,英特爾:「別再玩數字遊戲」

根據摩爾定律的規則,半導體要在18-24個月內,讓電晶體的集成數量能夠成長1倍才算數。而過去《數位時代》也曾專訪過工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅,他指出過去製程的命名都是依據閘極的長度而定,但自從過了10奈米後,由於面積逐漸縮小、要在新的節點達到比前一代1倍的成長難度提升不少,因此各家業者在命名上就比較不再遵守過去的方式,比較像是透過一種「先喊先贏」的感覺,當然最終還是必須回歸到電晶體密度、晶片的效能來檢視。

謝承儒表示將不同廠商的不同製程技術,單純用簡化後的數字做競爭,並不適當。
英特爾提供

昨(15)日舉行的「英特爾架構日」中,謝承儒讓數字來說話。跟自家前一代14奈米的電晶體密度44.67百萬顆相比,10奈米的電晶體密度有2.26倍的提升、達到100.78百萬顆;而以台積電的7奈米為例,較前一代10奈米電晶體密度有1.6倍的提升,約來到91.2百萬顆,這麼一來,應該很容易理解為什麼外界總用「英特爾的10奈米等同於台積電的7奈米」來比較。

此外,謝承儒也分享了用在最新發表的CPU「Tiger lake」的10奈米SuperFin製程,透過增加FinFET(鰭式電晶體)中的「鰭」來強化該製程的效能表現,因此比起10奈米,有20%的效能提升,不過因為在架構中多了「鰭」的設計,因此面積有些微的增加,但英特爾解釋,如何抉擇取決於客戶對於產品的需求,究竟是「面積」抑或是「效能」,例如行動裝置可能就會更在意晶片的面積。

intel 10奈米 SuperFin製程
螢幕截圖

不只靠製程,晶片的表現也要打「團體戰」

謝承儒也進一步表示,不同晶圓代工廠的不同製程已無法單純用簡化的數字比較,除了是因為業界沒有一個共同的命名標準外,將不同製造商的製程技術單純簡化成數字上的競爭並不恰當。同時他也認為,「外界太著聚焦在單一項目的比較了」。

在英特爾的眼中,一個能被用來運作的晶片包括了科技六大創新支柱:製程與封裝、XPU架構、記憶體、互聯架構、安全性以及軟體。謝承儒表示,外界太過於專注在製程的數字卻忽略了其他的影響力,例如擁有好的架構設計對晶片在終端裝置的效能表現上肯定有幫助,絕非製程這個環節可以「獨撐大樑」;又或是當一個晶片裡面所需要的技術由外面代工廠製作,英特爾的角色就是用良好的封裝技術,讓這些不同的晶片可以更順暢的溝通、達到良好的效能表現。

外包不是技術差!做最有效的決策才是英特爾考量

外界也相當好奇今年7月執行長史旺(Bob Swan)的一席「外包說」(Out Sourcing),謝承儒解釋,站在英特爾的角度,未來考量將會是更全面性的,別人若擁有比英特爾更好的技術,也會思考是否委由他人去製造,這部分不單只是成本的考量、也可能包括產品上市(Time to Market)的速度。

英特爾台灣分公司發言人鄭智成以獨立GPU為例,當場上所有獨立GPU都是由晶圓代工廠製作的時候,沒有理由英特爾要捲起袖子自己來,可能他們的技術上沒有晶圓代工廠成熟、也可能因為產能要留給更重要的產品,所以選擇外包就是個能讓產品加快上市時程的考量。

鄭智成說,外包的行為對英特爾來說,是個包括成本、產品上市時間等全盤的考量。
英特爾提供

另外,未來外包產品將採用先進製程或成熟製程,英特爾都不會設限,只要能協助產品效能和表現達到最佳化,都會考慮。對於是否會由外面代工廠封裝完畢再送回英特爾,鄭智成表示,這部分也都沒有絕對,可能是由外部廠商完成後交回英特爾、又或是將半成品送回英特爾再封裝。

可預見的是,未來英特爾將持續往封裝技術上鑽研,假設當所有人都獲得了相同的素材,那麼廚師炒菜的功力就成了如何端出一盤美味佳餚的關鍵,半導體的封裝技術正是這個概念,「這部分英特爾也已經在做了」,鄭智成說。

不過眼下比較現實的問題,還是英特爾製程的良率跟產能是否可以跟得上市場的需求腳步,尤其仍守著50多年前提出、可能面臨到瓶頸的摩爾定律,英特爾該如何面對兇猛的競爭對手們?對於這一點,謝承儒很有自信地表示,英特爾依舊是以摩爾定律為策略核心,而且端出來的產品表現夠好,市場肯定會接受,「你也看到了10奈米SuperFin的數字了不是嗎?」

責任編輯:錢玉紘

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