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逆天了!英特尔1.4nm芯片工艺首秀,工业奇迹?

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最近,Intel消息频传:

  • Intel 3 准备就绪;
  • 18A 节点拿下微软大单;
  • 3 年后重回全球晶圆代工技术领导者;
  • 2030 年成为全球第二代晶圆代工厂;

英特尔的伟大转型似乎走到了一个新的关键节点。在刚刚结束不久的直面会上,「蓝色巨人」英特尔宣告英特尔代工服务部门 IFS(Intel Foundry Services)正式更名 Intel Foundry,与此同时还全面更新了路线图,包括英特尔 14A(1.4nm)工艺的首次亮相。

作为 IDM 2.0 最核心的环节,「晶圆代工」意味着英特尔不再只为自身制造芯片,开始像台积电一样,为其他芯片设计公司以及英特尔的产品业务部门等客户制造芯片,这也倒逼英特尔在芯片制造工艺上加速追赶台积电、三星等技术领导者。

在此之前,英特尔原先的 IDM(垂直整合制造)模式已经无以为继:芯片制造工艺上的技术路线误判,造成了制程上的全面落后,在 14nm 上耗费了太多时间和精力,同时也影响到了其产品被苹果弃用、被 AMD 超越,甚至被消费市场广泛调侃为「牙膏厂」。

不过在 IDM 2.0 转型将近三年后的今天,很多事情都发生了变化,尤其是新一轮的生成式人工智能浪潮,以及晶圆代工从芯片的制造环节越来越多延伸到封装等环节的趋势。正如英特尔现任 CEO帕特·基辛格说的:

这是英特尔代工厂发展的关键时刻。我们看到了重新定位英特尔系统代工厂的机会。

扩展「四年计划」,英特尔工艺路线图再刷新

按照基辛格在 2021 年制定的计划,英特尔将在 4 年内更新 5 个工艺节点。在 Intel 7 之后,Intel 4 已经在最新的酷睿 Ultra 移动处理器上落地,官方宣称其代表着英特尔 40 年来最重大的架构变革。

另一边,Intel 3(名义上是 3nm)已经准备就绪,英特尔去年 7 月就宣布了 Intel 3 工艺在产能和性能方面达标,将于 2024 年发布的两款至强处理器——Granite Rapids 和 Sierra Forest(分属 P-Core 和 E-Core 产品线)都将采用 Intel 3 工艺进行制造。



图/英特尔

作为英特尔的第一个大批量 EUV(极紫外)节点,Intel 3 还将在未来几年推出不同版本,包括将于今年推出支持硅通孔(TSV)的 Intel 3-T、将于 2025 年推出功能扩展的 Intel 3-E 以及之后基于第二代 TSV 技术带来更高性能的 Intel 3-PT。

再之后,英特尔还将陆续正式推出采用 PowerVia 背面供电技术的 20A(2nm)、18A(1.8nm)工艺。

20A 节点命运多舛。原本英特尔 Arrow Lake 以及高通都计划采用 20A 工艺,但后续不断有消息指出,Arrow Lake 已经转向台积电 3nm。包括基辛格刚刚也证实,即将推出的两款处理器均将采用台积电 3nm 工艺制造。

而根据天风国际分析师郭明錤去年的一份报告,高通也早已停止开发 Intel 20A 芯片。同时还传出 20A 工艺将仅供英特尔产品部门采用,不会主动面向第三方客户提供。在英特尔最新的路线图中,也没有推出 20A 后续工艺版本的任何计划,在某种程度也佐证了之前的传闻。

相比之下,18A 则受到越来越多的重视。不仅是得到了新思科技(EDA 巨头)、ARM 等半导体生态厂商的广泛支持,也有越来越多芯片设计公司的「青睐」,微软 CEO 萨蒂亚·纳德拉 (Satya Nadella)也在这次直面会上官宣:

微软将基于 Intel 18A 工艺制造芯片。

微软没有明说这款芯片的详情,但就在去年末,微软刚刚发布了两款与人工智能息息相关的自研芯片—— Maia 100 AI 芯片和 Cobalt 100 CPU。如果不出意外,就是这两款芯片将采用英特尔最新的 18A 工艺。



图/微软

此外,英特尔在最近刚刚完成了 18A 主要产品 Clearwater Forest 的流片,后续还计划推出性能提升的 18A-P 节点。

而在这版路线图中,除了一系列迭代版本的增加,最值得关注的部分还是首次公布了 14A(1.4nm)及其迭代版本 14A-E,这将是英特尔真正重回全球晶圆代工技术领导者的关键。

从 14nm 到 14A,英特尔要反超台积电

如果从 2015 年推出采用 14nm 工艺的 Skylake 算起,到 2025 年英特尔正式投入 18A 工艺的量产,正好是 10 年。这 10 年中,英特尔有 7 年始终困在从 14nm 到 10nm 的升级,而留给英特尔从 10nm 跨越到 18A(1.8nm)的时间,满打满算也只有:

3 年。

如果可以如期实现,这将是一场技术和工程的「奇迹」。而届时,英特尔也将在工艺制程上完成对领先集团(台积电、三星)的追赶。

按照目前英特尔和台积电的路线图,英特尔将在 2025 年实现 18A 工艺的量产,台积电 2nm 也将在 2025 年正式投入量产。



图/台积电

这里需要指出的是,虽然英特尔的 18A 工艺名义上是 1.8nm 制程,基辛格也多次强调该制程相比台积电 2nm 工艺的领先,但实际比较晶体管密度,两者相差无几,也都采用下一代 GAA(全环绕栅极)架构。



从 Fin FET 到 GAAFET,图/三星

目前来看,英特尔 18A 更直接的优势还是来自独有的背面供电技术等,当然台积电 2nm 也会有一些独有的技术优势。但总体而言,英特尔 18A 工艺实际对标就是台积电、三星的 2nm 工艺。

换言之,英特尔要到下一个工艺节点—— 14A 才可能真正反超台积电。

按照英特尔的计划,他们将于 2027 年前开发出 14A 工艺,并且将在该节点首次采用 ASML 的 High-NA EUV(高数值孔径极紫外)光刻机。事实上,光刻机巨头 ASML 去年末就在 X(原 Twitter)上宣布首套 High-NA EUV 光刻机正从荷兰 Veldhoven 总部开始装车发货,将向英特尔俄勒冈厂进行交付:

「我们很高兴、也很自豪,能够向英特尔交付我们的第一个 High-NA EUV 系统。」



第一台High-NA EUV 光刻机装车,图/ ASML

按照 ASML CEO Peter Wennink 的说法,单台 High-NA EUV 的价格在 3 亿到 3.5 亿欧元(约合人民币 22.6 亿元到 26.4 亿元)之间,英特尔的首发抢购,也恰恰说明了其对夺回技术领导者地位的迫切和重视。

英特尔会完成这场痛苦而漫长的转型吗?

很难说。但在 2021 年基辛格重回英特尔之前,「蓝色巨人」已经到了不得不变的地步。三年后的今天,英特尔的问题还有不少,IDM 2.0 转型还在争议声中继续推进,他们没有选择分拆晶圆代工业务,而是将代工和产品业务分成两个独立财务核算的部分。

而新一轮的生成式 AI 浪潮带来了更多对英特尔的质疑,倚重 CPU 而忽视了 GPU,让英特尔错失了大量的机遇,也大幅增加了在数据中心市场的「失守」风险。不过同时,生成式 AI 也让所有人,尤其是英特尔看到了再造 PC 的巨大潜力。

这些都是当下英特尔最直接面对的挑战,我们唯一可以确定的是,英特尔的这场「伟大转型」还没有到盖棺定论的时刻。

题图来自英特尔

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