先進制程競賽Intel三星臺積電誰領先？

　　究竟誰握有最佳的半導體制程技術?業界分析師們的看法莫衷一是。但有鑒于主題本身的復雜度以及晶片制造商本身傳遞的訊息不明確，就不難瞭解為什么分析師的看法如此分歧了。

　　市 場研究機構Linley Group首席分析師Linley Gwennap表示，英特爾(Intel)將在10nm制程優于臺積電(TSMC)與三星(Samsung)，就像在14nm時一樣。VLSI Research執行長G. Dan Hutcheson認為，臺積電即將量產的10nm制程將大幅超越英特爾的14nm節點，而且臺積電正以較英特爾更快的速度超前進展。此 外，International Business Strategies (IBS)創辦人兼執行長Handel Jones則指出，英特爾與臺積電的10nm制程技術性能旗鼓相當。

　　但各方均同意，有多種變數決定了元件如何制造，對于不同類型晶片的影響也各不相同。分析師們也把責任歸咎于行銷部門，認為他們經常是讓情況變得更加模糊，而非厘清現實。

　　“事實上，沒有一種衡量方式能夠決定一項技術的性能、功耗與電晶體密度，”Jones說，“金屬層M1間距十分重要，但局部互連也會影響到布線的閘極密度與性能;閘極間距對于閘極密度相當重要，但鰭片高度也明顯影響性能。”

　　“互連延遲正成為重大的挑戰，尤其是在10nm時有80%的性能都取決于互連延遲的影響，”他補充說。

　　從Linley Group的衡量指標來看，英特爾比臺積電和三星更具優勢

　　(來源：Linley Group)

　　FinFET的高度與線寬可作為衡量技術節點與晶片制造商實力的良好指標。Hutcheson認同這一觀點，他并表示，SRAM的單元尺寸也值得考慮。

　　但是，“我認為技術進展的終極衡量標準在于隨著每一技術節點倍增密度的能力，”Hutcheson說，“英特爾至今在每一節點都是這么做的。”

　　也就是說，臺積電在10nm達到的M1金屬層間距已“完整微縮(?70%)，領先英特爾的14nm，”Hutcheson強調，英特爾持續14nm節點已經2年了。

　　隨著近期披露10nm與7nm計劃，“臺積電不僅證明擁有扳回勝局的魔力，同時還踩著比任何人更快的進展步調，”他補充說。

　　同時，盡管在今年1月，一些業界還不那么看好其16/14 nm節點，但臺積電目前的16nm節點“在相同的時間架構下，已經在營收與良率方面雙雙超越了28nm，”他強調。

　　節點性能與名稱無關?

　　Gwennap表示，技術節點的傳統衡量標準是電晶體尺寸，亦即所測得的最小閘極長度。然而，歸功于市場行銷的努力，如今的節點名稱不再與閘極測量結果吻合了，“但其差距也不算太大——英特爾14nm制程的閘極長度約相當于三星(Samsung)的20nm。”

　　不過，Gwennap說，臺積電和三星目前“在速度與密度方面都遠落后英特爾的14nm制程，”以此來看，他認為三星的節點更適合稱為17nm，臺積電則為19nm。“預計在10nm時的情況類似...三星與臺積電將在速度與密度方面落后英特爾約半節點。”

　　然而，光是最小閘極長度并不足以決定一切，Chipworks資深研究員兼技術分析師Andy Wei表示，“定調一項技術是否最優高度取決于與面積微縮有關的制程成本。可歸結為比較布線單元級的技術能力，以及達到該密度所需的成 本，Chipworks正是以此作為基準”。

　　Linley Group認為，三星可望最先推出10nm制程，但英特爾的表現會更優

　　(來源：Linley Group)

　　自從德州儀器(TI)為了如何衡量閘極長度而戰，制程節點的命名之爭已經延續25年了。Hutcheson說，TI采用有效閘極長度，而矽谷晶片制造商則以更大的閘極長度作為指標。

　　在1990年代，當線寬微縮至奈米級時，“新的論據認為閘極長度不再適用，因為蝕刻削薄而使M1金屬級間距成為更適合的標準——不過當時卻仍由閘極長度決定性能。”

　　其后，臺積電宣稱其40nm制程比英特爾使用的45nm節點更好，但除了“更好”似乎也沒提出任何指標，Hutcheson指出，“從那時起，就一直有點像 是各說話一樣。例如，Globalfoundries的32nm和28nm之間真正的差異是32nm是SOI制程，28nm則是bulk制程。”

　　臺積電已經明確表示其16nm制程采用20nm的后段制程技術——FinFET電晶體層疊于頂部。在最近于圣荷西舉行的會議，臺積電表示，其7nm節點將會 較其10nm制程密度更高1.63倍，Chipworks的Wei說，“這表示2種尺寸微縮0.7倍的性能提高還不到2倍，而節點名稱則微縮至0.7 倍。”

　　“市場行銷元素強烈影響節點的命名，著眼于頂部層級，但設計工程師知道他們所選擇的技術優點，”Jones表示。畢竟，“只要制程技術快速、低功耗且低成本，那么怎么稱呼都不重要。”