爱集微APP · 7月28日

【芯视野】打破XXnm制程命名法,英特尔新规则能否引发行业变革?

集微网报道(文/清泉) 在摩尔定律的指引下,集成电路上的晶体管数量在不断提升,业界用XXnm来描述工艺制程,例如:40nm、28nm、14nm、10nm等,数字越小,工艺越先进。但随着晶体管逐渐接近物理极限,这样的命名方式已无法准确反应真实的半导体工艺制程,新的命名方式也就应运而生了。

2021年7月27日,英特尔公司CEO帕特·基辛格在以“英特尔加速创新”为主题的全球线上发布会上展示了英特尔未来的制程及封装技术路线图,其中,英特尔对新的制程节点命名方式进行了变革,宣布了一项新的命名规则:从10nm以下,XXnm的叫法被摒弃,取而代之的是Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A。

为何摈弃XXnm的叫法?这要从它最初的命名来源说起。

据悉,称呼制程工艺节点为XXnm,与晶体管的栅极长度相对应。最初以微米为度量单位,随着晶体管越变越小,栅极的长度越来越微缩,业界开始以纳米为度量单位。随着新技术的不断进步,例如应变硅(strained silicon)、FinFET等创新技术的出现,除了缩小晶体管外,让它们更快、更便宜和更高能效也变得同样重要,从这时开始,传统的XXnm命名方法其实已不再与实际的晶体管的栅极长度相匹配。

帕特·基辛格表示:“如今,整个行业,包括英特尔在内,使用着各不相同的制程节点命名和编号方案,这些多样的方案既不再指代任何具体的度量方法,也无法全面展现该如何实现能效和性能的最佳平衡。因此,英特尔更新了自己的命名体系,以创建一个清晰、一致和有意义的框架,帮助客户对整个行业的制程节点演进获得更准确认知,进而做出更明智的决策。”

英特尔的新命名法则给用户传递了哪些清晰的认知呢?

从英特尔公布的路线图来看,Intel 7基于FinFET晶体管优化而成,与Intel 10nm SuperFin 相比,每瓦性能将提升约10%-15%;Intel 4完全采用EUV光刻技术,可使用超短波长的光,刻印极微小的图样,每瓦性能约有20%的提升,芯片面积也有改进;Intel 3凭借FinFET的进一步优化和在更多工序中增加对EUV的使用,相比Intel 4将在每瓦性能上实现约18%的提升,在芯片面积上也会有额外改进;Intel 20A将凭借RibbonFET和PowerVia两大突破性技术开启埃米时代;Intel 18A节点尚在研发中,将于2025年初推出,它将对RibbonFET进行改进,在晶体管性能上实现又一次重大飞跃。

可以看出,性能和功耗是英特尔命名新规则的一个关键指标。

Performance、Power和Area是评估半导体产品的非常重要的三个指标,英特尔新制程节点命名法可以说正是体现了每瓦性能这一关键指标,从Intel 7到Intel 4,每瓦性能实现了较大幅度20% 的提升,从命名上也体现了这一点。英特尔方面表示,新的命名方法希望能给用户提供一个完整的框架,让用户能更准确的理解获取英特尔的不同制程工艺的特点。

事实上,两年前的Hotchips大会上,半导体技术专家黄汉森(时任台积电研发负责人)就曾公开发表过类似的观点。他指出,摩尔定律未来还会继续有效,但描述工艺制程节点的XXnm说法已经不科学了,因为它与晶体管栅极已经不是绝对相关的关系了,制程节点已经变成了一种营销游戏。

不过,要想改变行业多年的一种约定俗成的惯例实非易事,目前,英特尔之外,其他公司依然在采用XXnm的命名法则,例如,台积电、三星等在公开的文案中,都仍在采用XXnm的方式来界定其不同的制程工艺节点。

不管业界是否跟进,作为摩尔定律的提出者以及半导体先进工艺的领导者,英特尔新的命名法则为业界提出了一种新的选择。在晶体管体积不断接近物理极限,而业界对性能、功耗、集成度的需求仍有增无减的情况下,仅仅通过缩微工艺已无法满足需求,集新材料、新结构器件、新封装等创新技术于一体才能实现速度更快、体积更小、能效更高、成本更低的终极需求。而这一切的重要的实现方式——工艺制程——它的命名方式当然也需与时俱进,跟上技术的发展步伐。(校对/Sky)

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