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半导体

英特尔能否重振旗鼓再度出发?

近日,英特尔召开制程工艺和封装技术线上发布会。会上,英特尔CEO帕特·基辛格表示,英特尔正在通过半导体制程工艺和封装技术来实现技术的创新,并公布有史以来最详细的制程工艺和封装技术发展路线,且表示将在2025年“收复失地”,重新夺回芯片市场的霸主地位。为何英特尔此次能有这般信心?最新发布的未来技术路线能否真正帮助到在此前命运多舛的英特尔,并使之重振旗鼓再度出发?

种种挑战为英特尔敲响警钟

作为全球最大的个人计算机零件和CPU制造商,英特尔曾称霸市场数十年之久。然而,在近十年,英特尔却开始面临空前的竞争压力和挑战。先是在移动市场全面败给ARM,后是在人工智能领域被英伟达反超,在制造方面也被台积电逆袭。

在芯片制程方面,英特尔也可谓是屡遭不顺,除了小幅度提升频率以及进行小小的规格改动外,近年来英特尔在制程换代的进度上并没有很大的突破。先是10nm制程技术的多次重大延期,完全打乱了英特尔的发展节奏;后是被寄予厚望的英特尔7nm制程芯片也进入了“难产”的困境,这直接导致了英特尔的大客户苹果选择与其“分道扬镳”,结束了长达15年的合作,而选择在产品中引入自研的ARM架构芯片。在此期间,英特尔最大的竞争对手台积电可谓是一路顺风顺水,台积电5nm制程芯片已实现大规模量产,此外,台积电仍在推进更先进的4nm和3nm制程工艺的量产,并将在今年第三季度开始对4nm工艺进行风险试产。

种种的竞争压力无时无刻不在给英特尔敲响警钟,因此,为了扭转英特尔在半导体行业竞争中的颓势,帕特·基辛格上任后提出了IDM2.0计划,将未来英特尔的制造变革为:“英特尔工厂+第三方产能+代工服务”组合。其中有几大关键信息:一是投资200亿美元在美国建两座晶圆工厂;二是全面对外提供代工服务,以美国和欧洲工厂为基地,抢台积电生意;三是扩大外包订单量;四是与IBM联合研发下一代逻辑芯片的封装技术。

可见,作为IDM2.0战略的一部分,英特尔正在通过半导体制程工艺和封装技术来加快自身的发展节奏,这也是英特尔立志在2025年之前重返产业巅峰的关键所在。

有史以来最详尽技术发展路线

在此次发布会中,英特尔公布了有史以来最详细的制程工艺和封装技术发展路线,而无论是制程工艺,还是封装技术,都可谓是亮点重重,打破了许多原有的模式和理念,让人们看到了英特尔崭新的一面。

发布会上,帕特·基辛格介绍,数十年来,芯片制程工艺节点的名称以晶体管的栅极长度来命名。然而如今,整个行业对于芯片工艺节点的命名也开始多样化,这些多样的方案既不再指代任何具体的度量方法,也无法体现如何能够实现能效和性能的平衡。因此,英特尔从性能、功耗和面积等各方面进行了综合考虑,对芯片制程工艺采用新的命名体系。先前,有媒体称,英特尔有意斥资300亿美元收购晶圆代工大厂格芯,而这或许与英特尔全新的制程工艺发展线路息息相关。

在发布会上,英特尔公布了未来5年芯片制程的技术路线图,并采用了新的命名体系,分别是Intel 7(此前称之为10纳米Enhanced SuperFin)、Intel 4(此前称之为Intel 7纳米)、Intel 3以及Intel 20A。其中,Intel 7工艺拥有最佳的FinFET晶体管,与Intel 10nm SuperFin相比,每瓦性能将提升大约10%~15%;在Intel 4中,将完全采用EUV光刻技术,可使用超短波长的光刻印极微小的图样;在Intel 3工艺中将实现与Intel 4相比每瓦性能约18%的提升。

在Intel 3工艺后,芯片制程将会越来越接近1纳米节点,进入更微小的埃米时代。因此,Intel 3之后的工艺,英特尔也改变了命名方式,命名为Intel 20A,将凭借RibbonFET和PowerVia两大突破性技术开启埃米时代。英特尔研究院副总裁、英特尔中国研究院院长宋继强表示,之所以在Intel 3以后不是直接变成Intel 2,而是变成Intel 20A,这是英特尔为了把握住未来技术而采用的一个新的命名规则。“因为我们知道未来还有很多路径节点可以走,但是我们不可能一步达到,所以必须把时间线拉长。”宋继强说道。

对于封装技术,英特尔也提出了四点发展路线,分别是EMIB技术、Foveros技术、Foveros Omni技术以及Foveros Direct技术。其中,EMIB将成为首个采用2.5D嵌入式桥接解决方案的技术;Foveros将利用晶圆级封装技术,提供史上首个3D堆叠解决方案;Foveros Omni将通过高性能3D堆叠技术,使得裸片到裸片的互连和模块化设计变得更加灵活;Foveros Direct将可实现铜对铜键合的转变,也可以实现低电阻的互连。

能否卷土重来迎头赶上

面对这一系列的调整和布局,英特尔究竟能否如愿迎头赶上呢?

英特尔如此这般操作,事实上也证明了自己在晶圆代工以及封装方面的实力,且迎来了高通、AWS两大客户。英特尔介绍,在晶圆代工方面,英特尔将与高通公司合作开发Intel 2A工艺,且于不久前宣布与高通签订协议,将为高通提供代工服务。在封装方面,英特尔也宣布,AWS 将成为首个使用英特尔代工服务(IFS)中封装解决方案的客户。

对于英特尔的此番布局,Real World Technologies的分析师大卫·坎特认为:“英特尔已经在研究如何部署新材料和技术方面,付出了很多时间和精力,以提高芯片性能。未来几年,英特尔在某些领域或许能够迎头赶上并超越台积电。”

芯谋研究总监王笑龙认为,随着工艺不断演进,英特尔会有一些落后产能出现空置的情况,而代工业务可以帮助该公司消化这些产能,这也是英特尔发展代工领域并采用IDM模式的好处。

然而,英特尔想要追赶台积电、三星,也并非易事。王笑龙表示,首先,英特尔进军代工业务后,将面临部分业务与客户之间产生竞争关系,例如CPU、服务器等,会影响其与客户之间的合作。其次,英特尔的生产线长期以来只为自己的设计部门服务,代工方面的服务意识、服务水平需要花一段时间才能得到客户认可。

宋继强表示,新技术的发布,在面临技术迭代的同时,也一定会面临一些新的问题,这二者之间是相辅相成的。从学术派的设想,到真正实现生产,需要解决很多的困难,并非一蹴而就。

“未来在制程和封装方面的技术发展中,一是我们需要突破更多技术难点,二是需要能把技术应用到客户的产品当中。未来也会有很多定制化的需求,这是IFS需要更深度去做的事情,包括我们和厂商之间的合作模式,都需要探索。”宋继强说。

尽管困难重重,但也无法抵挡英特尔想要卷土重来的决心。如今,距离2025年只有不到4年的时间,英特尔能否在这4年中抓住机遇,重夺霸主地位,值得期待。

责任编辑:沈丛


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