英特尔(Intel)透露,其10nm工艺性能可望超越其他晶圆代工厂,并将为包括LG Electronics在内的厂商生产ARM内核手机芯片;为此Intel与ARM的Artisan物理层IP部门合作,推出采用ARM 64位内核的10nm工艺参考设计。

上述内容是Intel在近日于美国旧金山举行的该公司年度技术论坛IDF(Intel Developer Forum)期间发布,显示这家处理器巨头正持续强化其半导体工艺技术能力,并凸显了该公司需要通过刚起步的晶圆代工业务来充分参与手机市场。

此外,展讯(Spreadtrum)将以Intel目前的14nm工艺生产手机芯片。还有Intel的14nm Stratix 10 FPGA将于下一季开始提供样品;该器件采用创新的封装技术,号称能提供比现有2.5D技术更低的成本。

Intel的10nm工艺节点仍在开发阶段,将可达到54nm的栅极间距(gate pitch);Intel制造部门资深院士Mark Bohr表示:“这会是数年来所有半导体公司可量产的技术中栅极间距最紧密的;”他指出,Intel的10nm与7nm工艺将继续朝向提供更高密度芯片以及更低晶体管单位成本的趋势发展。

Bohr补充,尽管晶圆成本随着工艺步骤以及掩模层数增加而持续提升:“摩尔定律(Moore’s law)仍然活跃,晶体管成本也持续下降,至少在Intel这里是这样。”

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Intel表示其10nm工艺的晶体管门极间距比同业领先两年(来源:Intel)

市场研究机构VLSI Research总经理G. Dan Hutcheson表示,Intel仅两岁半的晶圆代工业务一路走来十分低调,看起来甚至像是已经退出了,但通过新公布的合作案,Intel已经准备好为采用ARM架构的Android手机以及物联网(IoT)设备生产芯片:“很多物联网设备都会是采用ARM架构。”

Intel的14nm与10nm工艺节点预期将提供比以往都紧密的逻辑面积以及更低的晶体管成本,但Bohr表示,有鉴于晶圆片成本以及工艺复杂度不断提高,各代节点之间的时间差距仍将维持在2~2.5年。

他指出:“我们正投资更多心力在派生技术上,好让这些非常昂贵的工艺节点能有更多的应用并延长它们的生命周期;而在二十年前,我们会是在某个工艺节点量产两年之后就让它功成身退;”因此Intel已经准备好开始生产下一代14+节点芯片,性能可望提升12%;至于其10nm工艺节点,预期将会有10+、10++等变化版本,但Bohr婉拒透露更多细节。

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Intel预期在10nm节点提供最紧密的逻辑晶体管区域,并一直到7nm节点持续降低晶体管成本

EUV光刻与EMIB封装技术

Intel的10nm节点仍将只使用沉浸式光刻(immersion lithography)技术,而Bohr表示,开发中的7nm工艺节点:“一开始将会以采用全沉浸式光刻来设计,不过一旦EUV工具正常运作时间达到九成以上、产能也更高,我们会很乐意将部分层数改为EUV,以减少掩模数量;”而对于EUV的量产,他表示有“合理的信心”,但很难说会是在一年之内或是还要三年。

VLSI Research的Hutcheson表示,尽管有台积电(TSMC)等同业紧追在后,Intel在10nm节点仍维持领先地位:“Intel的光刻技术是只要能取得工具,马上就能做──他们的掩模厂(mask shop)无人能及。”

Intel在封装领域似乎也因为其一年多前发表的嵌入式多裸片互连桥接 (embedded multi-die interconnect bridge,EMIB) 技术而拥有成本优势;该公司FPGA事业群(即过去的Altera)总经理在IDF上展示了以EMIB连接4个外部Serdes的Stratix 10裸片。

EMIB以无需完整硅转接板(silicon interposer)的方式连结并排的裸片,可因此降低成本并超越掩模极限扩展器件规模;而Intel晶圆代工事业群另一位主管Zane Ball表示,EMIB工艺也很容易生产,未来的Stratix产品将采用EMIB链接内存以及模拟器件,搭配14nm与10nm的芯片。

对此Hutcheson表示,与Xilinx等竞争对手采用的硅转接板方案相较,EMIB技术显然能以更低的成本达到相同的性能;而晶圆代工厂在封装技术上的较劲也越来越激烈。

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Stratix 10将是首款采用EMIB技术的组件

Ball表示,Intel的晶圆代工业务将专注于两个关键市场:网络基础设施和手机:“手机应用是晶圆代工市场的最大宗。”

这样的决策对Intel来说是合理的,为了寻求大量设计填满其晶圆厂产能;不过对军事航天芯片设计公司来说可能会感到失望,这些厂商正抱怨失去了IBM那样在进行国防项目时的可信任伙伴,却又不容易取得Intel节点的相关信息。

Intel的14nm节点已经生产了Achronix的FPGA以及Netronome网络处理器,其Serdes技术包括56Gbit/second的PAM-4功能区块,也能提供晶圆代工客户。Intel的晶圆代工部门在一年前经历管理层变动;而今年稍早Intel则决定放弃手机应用处理器业务。

(本文原文发表于姊妹刊eetimes,Judith Cheng编译)