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英特尔与台积电的代工竞赛
2024-01-02

关于英特尔凭借18A工艺从台积电手中夺回领先地位的说法有很多。


从表面上看,台积电拥有庞大的生态系统,在工艺技术和代工设计起步方面处于领先地位,但英特尔的实力也不容忽视。英特尔首先提出了高金属栅极、FinFET和更多创新半导体技术,其中之一是背面供电技术(BPD),BPD无疑可以使英特尔重新回到半导体制造的最前沿,但同时我们也需要在适当的背景下看待它。


背面供电是指将电力传送到芯片背面而不是正面的设计方法,这种方法在热管理和整体性能方面具有优势,它可以实现更有效的散热,并有助于更好地向芯片组件传输电力。这一切都是为了优化布局和设计,以改进功能和热量分布。



早在之前,背面供电在各种会议上被业界人事所讨论过,但只有英特尔是第一家将其付诸实践的公司,该企业在实现戈登·摩尔的愿景又迈出了令人难以置信的一步。但据预测,台积电和三星可能会在一两年后跟随英特尔进入背面供电领域,台积电的优势之一是其密切合作的客户的巨大力量确保了台积电的成功,这与台积电的封装成功不同。因此,如今拿英特尔和台积电之间的任何来作比较的话,就像将拿两个完全不同的东西来比较一样,这完全是两码事。


目前,英特尔在内部生产CPU小芯片,并将支持小芯片和GPU外包给台积电(N5-N3),希望英特尔能够在内部生产18A及以下的所有小芯片。然而不幸的是,到目前为止,英特尔代工集团还没有大量客户,且内部制造的小芯片无法与台积电为苹果和高通等巨头制造复杂的SoC相比。但如若是将BPD竞争分为两部分:内部小芯片和复杂的SoC来看,那是没问题的,但如果说英特尔的工艺领先于任何人,而只做小芯片,那是不现实的。


从小芯片来作比较,以正在台积电N3和N2上开发小芯片的英特尔与AMD或Nvidia的对比来看,英特尔或许真的会赢得这一场胜利。但如果想要代工工艺领先,则需要能够大批量生产客户芯片;同时还必须考虑如果没有客户支持,支撑领先意味着什么,它将是墙上的丝带之一、维基百科上的注释之一,或者像IBM那样的新闻稿,这不会是每个人都寻求的数十亿美元的HVM收入。总而言之,英特尔需要找到一些无晶圆厂半导体巨头才能站在台积电旁边,否则该企业将于三星或IBM相提并论。



TechInsights副主席Dan Hutcheson表示:“英特尔曾将是保守派”。而在此之前,台积电是在承担风险方面更为激进,失败的机率也更高,现在情况发生了转变,试图同时实施两项重大技术变革是一个非常冒险的举动,这说的就是英特尔采用背面供电(BPD)功能的20A技术。


另一方面,英特尔还为自己提供内部开发的产品,这些产品可能已经由于工艺问题而被推迟,例如英特尔冒着风险在14纳米工艺上进行了双图案化和FinFET,并且做得相当不错,但这采用的是隐蔽的方式完成的,因此我们不知道推迟等情况,但这是一个非常具有破坏性的举动。另外,英特尔曾冒着在没有EUV的情况下进行10/7nm的风险,结果是以失败告终。对于英特尔来说,不同之处在于他们现在在产品(AMD)和工艺(台积电)层面面临着以前未有过的竞争压力。


但是,TechInsights副主席Dan Hutcheson并不赞同关于20A和BPD的说法是一个冒险的举动。英特尔将20A引入HVM,然后添加背面供电。与18A相同,无需进行背面供电。英特尔18A作为一种创新工艺,与台积电N2和三星2nm具有竞争力,甚至在市场上击败了它们。在背面供电方面,如果客户可以在合理的时间内完成他们的BPD版本,那么与前面所提到的非台积电业务相比,这可能会成为新的代工收入来源的开始。


未来两年,英特尔或将一跃领先。


英特尔Intel 18A制程


Intel 18A是英特尔“四年五个制程节点”计划的最后一个节点,采用了与Intel 20A一样的新型环栅晶体管架构(RibbonFET)和背面电力传输(PowerVia)技术,英特尔还将在Intel 18A 中提供带状架构创新和更高的性能,同时持续减少金属线宽。目前正在稳步按计划推进内部和外部测试芯片中,预计将于2024年下半年实现生产准备就绪,2025年上市。



Intel 18A制程节点最初将通过英特尔内部产品提升产量,从而让该制程的各种问题都能得到妥善解决,因此将在很大程度上为英特尔代工服务的外部客户降低新制程的风险。日前,英特尔宣布已和新思科技签署多代合作协议,深化在半导体IP和EDA(电子设计自动化)领域的长期战略合作伙伴关系,共同为英特尔代工服务的客户开发基于Intel 3和Intel 18A制程节点的IP产品组合。此前,Arm已经和英特尔代工服务签署了涉及多代前沿系统芯片设计的协议,使芯片设计公司能够利用Intel 18A开发低功耗计算系统级芯片(SoC);英特尔也将采用Intel 18A为瑞典电信设备商爱立信打造定制化5G系统级芯片。


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