2020-03-21
【Intel 可趕上 2023年推出 5nm 制程 ?!】
棄用 FinFET 轉 GAA 要反超 TSMC 3nm
文: Cherry Kwok / 新聞中心
文章索引: IT要聞 處理器 INTEL

在本月初的 Morgan Stanley 分析師會議上,Intel 首席財務長 George Davis 雖然坦言目前已落後競爭對手台積電至少兩年的時間,但公司正在調整步伐加快 10nm、7nm 晶片的量產速度,George Davis 更表示會在 5nm 時代重新奪回製程領先的地位,之前 Intel 曾透露 5nm 工藝已在研發中,日前的爆料稱在 5nm 工藝上 Intel 將會放棄目前使用中的 FinFET 晶體管,轉向使用更先進的 GAA 環繞柵極晶體管。

 

半導體工藝發展是一個永恆的話題,從摩爾定律誕生之後,半導體產品技術的發展、性能的進步和普及速度的快慢,最終幾乎都和工藝相關。沒有好的工藝,半導體產業幾乎無法快速前行。不過,隨著工藝快速進步,技術難度越來越大,由 28nm 開始傳統的 Bulk Planar 製程就開始面對物理極限的問題,尤其是在晶體管的尺寸縮小到 25nm 以下,傳統的平面場效應管的尺寸已經無法縮小,而 FinFET 的出現就解決了 Planar 的物理限制,成功地延續了 22nm 以下數代半導體工藝的發展。

 

5nm

5nm

 

Intel 就是最早使用 FinFET 工藝的半導體廠,在 2011 年率先推出使用 22nm FinFET 工藝的第三代 Core 處理器,目前的 14nm 製程柵極距為 70nm、10nm 工藝下柵極距為 54nm,而在製程達到 5nm 甚至 3nm 時柵極距仍會縮小,當柵極距縮小到 FinFET 技術的 42nm 極限時,無論是鰭片距離、短溝道效應、還是漏電和材料極限也使得晶體管制造變得岌岌可危,甚至物理結構都無法完成,再好的法寶都會有失效的一日。

 

5nm

5nm

 

由於 FinFET 技術即將在 7nm 之後的某個節點下變得不可用,最多只能延續到 5nm 節點,3nm 就要換全新技術方向,基本上各半導體廠商都開始計劃由 FinFET 轉向 GAA 晶體管的未來發展,預期 4nm 的時代,GAA 環繞柵極晶體管將逐漸成為主流技術。

 

5nm

5nm

 

對於 Intel 來說,7nm 之後的 5nm 工藝更加重要,最新的爆料稱 Intel 在完成了 7nm 工藝之後就會放棄 FinFET 技術,因此在 5nm 工藝就會正式轉向 GAA 技術,可預期的是基於 5nm GAA 工藝的產品將會帶來更好的性能。

 

至於性能提升會有多大,之前 Samsung 提到自家的 GAA 電晶體相較於第一代的 7nm 製程來說,能夠提升晶片 35% 的性能,並且降低 50% 的功耗及 45% 的晶片面積,而 Intel 在技術實力上會比 Samsung 更加強大,未來 Intel 在 GAA 電晶體的發展上,提升效能應該會更加明顯。

 

5nm

Intel

 

在今年 2 月時有報導就指出台積電未來的發展未必會採取激進的方式,在第一代的 3nm 節點還會繼續改進 FinFET 晶體管工藝,到第二代 3nm 或者 2nm 節點才會升級到 GAA 晶體管技術。

 

5nm

 

在未來的發展前景上,2020、2021 年 Intel 必須加速在目前落後的局面追回來,在生產出 7nm 節點之前,Intel 的競爭地位及財務業績將暫時受到影響,尤其是深陷與 AMD 價格戰的當下。不過,Intel 首席財務長 George Davis 表示,目前 Intel 處於下風僅僅是暫時性的,等到 Intel 的製程工藝達到 5nm,就會比對手的製程工藝更有優勢,似乎引證了 5nm 會朝向 GAA 電晶體工藝的爆料。

 

因此,亦不難理解 Intel 之前為何會揚言在「5nm 工藝重新奪回領導地位」的說法,在 5nm 升級採用 GAA 電晶體工藝的確是比台積電「行先一步」,不過台積電及 Intel 現在正各自調整研發節奏,預計 2023 年,Intel 的 5nm 及台積電的 3nm 就會正面交鋒,目前這兩種晶片的工藝細節尚不清楚,屆時 Intel 要奪回領導地位的目標會否「立 Flag」,就要看看事情的後續發展了。

 

Intel 5nm

5nm

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