爭奪2nm芯片王冠!臺積電即將建廠量產,英特爾發佈5年計劃

昨日,素來有“牙膏廠”之稱的英特爾公佈了全新的CPU工藝流程圖,在發佈會上揚言要重回芯片技術的巔峰,好巧不巧,第二天臺積電用於生產2nm芯片的工廠就獲批建設,兩大巨頭究竟誰能率先量產2nm芯片呢?

在前天的發佈會上,英特爾躊躇滿志,誓要擺脫“牙膏廠”之名!

全面革新芯片制程工藝,五年幹翻對手!

不料發佈會剛結束,英特爾就被臺積電打臉了。

怎麼回事?

我們先看看英特爾說了什麼。

英特爾立下的Flag

在前天的線上發佈會上,英特爾宣佈了自己的五年計劃:在五年內通過三代CPU封裝技術革新,讓英特爾重返芯片技術的巔峰。

簡而言之,就是把臺積電和三星踩在腳下。

這次真的不擠牙膏了。

根據英特爾的規劃,他們重新定義的CPU工藝的名稱,不再以nm作為CPU工藝的命名方式。取而代之的是Intel 7、4、3以及20A。

如今的Intel 10nm改名為Intel 7,同樣采用了SuperFin技術。

不過講真,如今以nm命名芯片工藝的方法早就不適用了。

所謂的XXnm已經與芯片的柵極長度沒有任何關系,比如三星的7nm工藝的芯片晶體管密度還不如英特爾的10nm。

不過從性能上來說,相比Tiger Lake上的10nm Superfin工藝,Intel 7的每瓦性能提升10-15%。

Intel原先的7nm則改名為Intel 4,這會是Intel首個應用EUV光刻工藝的FinFET工藝,每瓦性能提升20%,2022年下半年開始生產,2023年產品出貨,就是之前的7nm Meteor Lake處理器。

英特爾 3 利用進一步的 FinFET 優化和增加的 EUV,與英特爾 4 相比,每瓦性能提高了約 18%。

英特爾 20A 則采用了 RibbonFET 和 PowerVia 兩項技術,前者是Intel獨創的供電技術,後者則是Intel對GAA晶體管技術的稱謂。

符號A代表了“埃米”,作為標準長度單位,1埃米=0.1納米。20A則表示英特爾自家相當於2nm芯片的技術水平。

GAAFET被認為是FinFET之後,器件尺寸進一步微縮之時,將會采用的一種新型晶體管結構。

PowerVia 是英特爾獨特的業界首創的背面供電實施方案,通過消除晶圓正面供電佈線的需要來優化信號傳輸。

按計劃,20A系列將於2024年亮相,未來英特爾將會使用自己的20A工藝為高通代工。

而在2025年以後,Intel 18A則會登上舞臺,屆時Intel 18A將會采用下一代高NA(高數值孔徑)的EUV蝕刻工藝,據說英特爾將是首家從ASML手中拿到光刻機的廠家。

英特爾的一盆冷水

但是計劃趕不上變化,就在昨天,英特爾的「勁敵」臺積電2nm芯片生產擴建計劃獲批。

晶圓廠選址定在臺北西南部的新竹科技園,預計最早2022年初動工,建成後將投入用於生產臺積電的N2(2nm)芯片。

新竹科技園寶山土地擴建二期項目總面積約90公頃,預計總工期60個月。

根據臺積電的生產路線圖,到2024年末或2025年,晶圓廠建成,N2制造工藝將會投入量產。

隨著對臺積電N2節點需求的增加,臺積電會在新竹建造和配備額外設施。

盡管尚未得知整個晶圓廠的實際產能,但臺積電會努力建成「GigaFab」,即每月產能超過100000個晶圓的工廠。

2nm可謂是各大半導體巨頭的兵家必爭之地。

前段時間IBM也已經在實驗室內制成並率先公佈了他家的2nm芯片。

IBM發佈的2nm工藝密度大約是3.33億/mm ,而臺積電的目標是4.9億/mm 。

臺積電、三星、IBM、英特爾四家半導體工藝密度對比

不過對比工藝密度沒啥意思。得看看芯片的工藝設計才行。

據悉,這次臺積電的N2工藝設計將首次使用納米片(nanosheet)晶體管技術。

臺積電表示,使用納米片晶體管能夠有效控制閾值電壓,將電壓波動降低至少15%。

因此,臺積電的N2將成為新竹晶圓廠第一個使用GAA晶體管以及其他新的制造工藝的芯片。

在2020年年報中,臺積電公佈了2020年光刻研發的重點是3nm和2nm技術開發和下一代節點及以後技術開發的準備。

在臺積電3nm技術發展中,EUV(極紫外)光刻顯示出良好的成像能力和預期的晶圓良率。

臺積電研發部門也致力於順利完成3nm節點掩模技術開發,基本實現了復雜先進的EUV掩模技術。

EUV計劃在光源功率和穩定性方面不斷改進,使先進節點的學習速度和工藝開發更快。

在抗蝕劑工藝、防護膜和相關掩模坯料方面取得了進一步進展。

但在年報中,臺積電並沒有公佈N2的具體技術。

未來投入使用的臺積電N2,試產預計將於2023年開始。

據說N2的訂單已經紛至沓來,不過目前唯一能夠確認的客戶隻有蘋果。

根據上遊供應鏈的消息,臺積電8月份將陸續產出新款iPhone13系列的A15處理器,而蘋果已經向臺積電預訂超過1億顆A15處理器訂單。

未來臺積電生產的N2,將會為2024年蘋果iPhone的新一代芯片鋪路。

英特爾是否會如願?

截至發稿時止,英特爾市值為2153.05億美元,而相應地,臺積電達到了5967.62億美元,體量接近3個英特爾了。

臺積電第二季度營收情況顯示,臺積電總營收入比去年同期增長19.8%。

而美國白宮的數據則顯示,目前全球10nm以下的芯片,臺積電生產了其中的92%。

光是2021年上半年,臺積電的總營收入就達到了1699億人民幣,凈利潤合計達到634億人民幣。

錢多好辦事的道理誰都懂。

照著臺積電瘋狂買買買,建建建的節奏來看,英特爾好像真的看不到什麼勝利的曙光。

從英特爾的新聞稿中看到,英特爾把重回芯片老大的希望寄托在了ASML的身上:如果ASML能夠率先給英特爾供應高數值孔徑的EUV光刻機,那麼Intel 18A才能按計劃投產。

所以ASML,給個面子吧!