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与非网科技|重回芯片制造之巅，美国最大痛点是什么？( 四 )


英特尔希望在 2016 年推出 10nm finFET 工艺来扩大其逻辑工艺的领先地位 。 但是 ， 由于各种原因 ， 英特尔两次推迟了 10nm 的生产 ， 并最终在 2019 年基于该工艺推出了处理器 - 比预期晚了大约两年 。
在英特尔 10 纳米技术两度延迟的同时 ， 台积电在 2018 年初推出了全球首个 7 纳米 finFET 工艺 ， 在工艺上超过了英特尔 。 后来 ， 三星也推出了 7nm 。 （英特尔的 10nm 大约相当于代工厂的 7nm 。 ）
这种变化很重要 ， 有以下几个原因 。 一直以来 ， 英特尔都是芯片制造业务中的佼佼者 ， 它并没有直接与台积电竞争 。 但是 ， 台积电为 AMD 和英伟达等英特尔的竞争对手们提供代工服务 。 因此 ， 英特尔的竞争对手突然在工艺技术领域把英特尔甩在了身后 。

还有一些其他的变化 。 2018 年 ， 格罗方德和联电均停止了各自在 7nm 上的努力 。 7nm 的开发需要巨额投资 ， 两家供应商均对能否收回投资表示 。 现在 ， 这两家公司仍活跃于 16nm / 14nm 及以上成熟工艺上 。
尽管如此 ， 7 纳米技术将高端制造圈缩小到三家公司：英特尔 ， 三星和台积电 。 但是随后 ， 情况再次发生了变化 。
与非网科技|重回芯片制造之巅，美国最大痛点是什么？
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三星在建5nm晶圆厂 图源 | TechCentral
2020 年初 ， 台积电和三星开始出货 5nm ， 而英特尔推迟了 7 纳米制程 ， 使其进一步落后于其两个竞争对手 。 来自中国的中芯国际正在开发类似 7nm 的工艺 。 最近 ， 中芯国际从中国 IP 提供商 Innosilicon 处获得了首个用于类似 7nm 工艺的流片 。
半导体顾问公司的 Maire 说：“现在看来 ， 英特尔的 7 纳米至少要延迟六个月甚至是一年 。 英特尔和台积电已经不是并驾齐驱了 ， 现在的英特尔显然落后于台积电 。 格罗方德则停留在了 14 纳米 。 因此 ， 我们美国真的没有可以快速发展的代工厂或 IDM 了 。 ”
不过 ， 美国并没有真的停滞不前 。 英特尔发誓将解决工艺问题 ， 并终将发布 7nm 。 它还在考虑一项计划 ， 将其部分 7nm 生产外包给代工厂 。

然后 ， 为了重新夺回自己的优势 ， 英特尔希望建立一个美国芯片联盟 。 作为计划的一部分 ， 英特尔建议在美国政府的支持下运营一家美国代工厂 。 目前尚不清楚该计划是否会生效 。
最近 ， 格罗方德为其位于纽约州的 300 毫米晶圆厂申请到了新土地 。 “随着对国家资本投资半导体制造的共识日增 ， 比以往任何时候都更重要的是 ， 我们准备在格罗方德美国最先进的制造工厂中快速实施我们的增长计划 。 ”格罗方德高级副总裁兼总经理 Ron Sampson 说 。
台积电可能是美国的真正希望 ， 台积电计划在亚利桑那州建立一个新的尖端的 5nm 晶圆厂 。 该晶圆厂计划于 2024 年投产 。
不过 ， 目前尚不清楚美国是否可以重新获得其在工艺技术方面的竞争力 ， 也不清楚哪家公司将成为美国代工业务的领导者 。
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图源 | MIT Technology Review
展望未来 ， 来自不同国家的几家公司将继续参与芯片制造工艺竞赛 。 但是 ， 这不是保持竞争力的唯一方法 。

通常 ， 为了提高性能 ， 业界通过芯片尺寸缩减来开发 ASIC ， 以将不同的功能集成到单个单芯片上 。 但是 ， 现在的节点升级正越来越困难且昂贵 ， 而且 ， 仅仅通过工艺升级所获得的功率和性能收益正在减少 。 7nm 以下的每一代新节点可能会把性能提高约 10％至 20％ ， 但是 ， 架构更改、专用加速器和硬件软件协同设计带来的性能提升可能会高达 10 倍至 1,000 倍 。
而且 ， 并非所有芯片类型都受益于工艺尺寸的缩减 。 数字逻辑器件当然可以 ， 模拟组件则不能 。 因此 ， 整个行业正在将复杂的芯片封装在高级封装中 ， 而不是将所有组件都缩减工艺尺寸并放进单个裸片上 。


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