台積電最大危機來了!英特爾明年量產1.8nm製程

雷科技 發佈 2023-11-30T11:17:31.850597+00:00

時隔數年,半導體市場似乎又進入到一個風起雲湧的時代,隨著AI大模型到來,半導體巨頭們都開始加大投資,期望在AI時代中可以獲得新的增長。 英偉達作為AI大模型時代獲益最多的廠商,自然是穩坐釣魚台,而AMD也開始奮力直追,陸續推出多款新的超強算力產品,目標都直指AI市場。

時隔數年,半導體市場似乎又進入到一個風起雲湧的時代,隨著AI大模型到來,半導體巨頭們都開始加大投資,期望在AI時代中可以獲得新的增長。

英偉達作為AI大模型時代獲益最多的廠商,自然是穩坐釣魚台,而AMD也開始奮力直追,陸續推出多款新的超強算力產品,目標都直指AI市場。半導體領域中的兩大巨頭都已經開始了明爭暗鬥,那麼英特爾顯然是不會缺席的。


圖源:Tom's Hardware

在過去的三天時間裡,英特爾已經陸續對外公布了合計金額超600億美元的多項投資計劃,其中,晶片的生產與設計業務發生了巨變,可以說徹底改變了英特爾的晶片生產與設計方式。據悉,英特爾將會在稍後對晶圓製造業務進行拆分並讓其獨立運營,同時也將會開始對外接受代工需求。

此外,英特爾還宣布將會在2024年的下半年開始量產Intel 18A工藝,作為Intel 20A工藝的改進版,從晶體密度來看,基本等效於其他晶圓代工廠商的1.8nm工藝。同時,Intel 18A工藝還會支持PowerVia、RibbonFET等技術,按英特爾的說法,Intel 18A的效能會完全超過台積電和三星的2nm工藝。


圖源:VEER

從英特爾對外公布的技術文檔來看,PowerVia被稱為「背面供電技術」,該技術將傳統的電源線從前端移到晶圓的背面,將電源線與信號線分開部署,旨在解決晶片微縮結構中日益嚴重的互連瓶頸問題。在測試中,PowerVia技術被證明可以有效降低晶片電壓,以更低的電壓獲得更高的處理器頻率,在溫度表現上也優於此前的所有工藝。

而RibbonFET實質上是一個全新的電晶體架構,正式中文名稱為全環繞柵極電晶體,主要的優點是在更小的空間中部署更多的電晶體,以達成大幅度提高電晶體數量的需求。電晶體數量某種程度上可以直接代表處理器的性能,藉助這個新的架構,英特爾才得以在Intel 18A上完成對台積電和三星的反超。

考慮到台積電和三星的2nm工藝最快也要等到2025年才能實現量產,在此之前,英特爾的處理器在工藝技術水平上可能都會處於領先地位,當然,前提是一切順利的情況下。

英特爾進軍晶圓代工,台積電「危」?

在三大半導體晶片巨頭中,英特爾是目前唯一還在堅持所有晶片均由自主晶圓工廠生產的廠商,AMD和英偉達早已完全轉為晶片設計企業,具體的生產均交由台積電、三星等晶圓代工廠完成。

目前,英偉達和AMD均採用台積電的5nm工藝製造主流晶片,從此前公布的信息來看,英偉達和AMD似乎都打算在下一代的主流處理器上採用台積電的3nm工藝。不過,考慮到製造成本等問題,屆時可能會出現5nm與3nm製程共用的情況,在中高端型號上使用3nm工藝,而在低端型號上採用改進版的5nm製程,通常也被稱為4nm製程。

對於多數晶片設計廠商而言,台積電是目前他們可以找到的最好的晶圓代工廠,即使是擁有同等製程工藝的三星,實際出產的晶圓在能效比等方面都要落後於台積電。高通的驍龍8Gen 1處理器,第一代採用的是三星工藝,第二代採用的則是台積電工藝,在晶片本身的架構設計沒有改變的情況下,僅僅是更改代工廠就得到了近20%的效能提升。


圖源:高通

所以,高性能處理器的代工廠都首選台積電,比如iPhone的A系列處理器均由台積電代工,並且基本都能用上台積電的最新製程工藝。相較於財大氣粗且產品利潤極高的蘋果,其他廠商則一般會選擇次一代的製程工藝,一般來說只有高通會在最新型號的旗艦處理器上跟進台積電的最新製程。

即使是台積電的次一代製程工藝,在半導體領域也依然是先進位程,足夠滿足大多數的晶片設計需求。不過,正是因為台積電目前在先進位程上幾乎沒有對手,所以台積電的代工價格近年來漲幅明顯,已經讓不少晶片企業有了別的心思。

高通、英偉達等企業一直都在與三星頻繁接觸,希望能夠進一步優化製程工藝技術,AMD也與三星關係密切,甚至通過技術合作的方式將RDNA 2架構帶到了手機端,推出高性能的低功耗移動端核顯。

可以說,晶片企業早就苦台積電久矣,只是還在等待一個「救世主」的出現,此前,最有希望擔任這個角色的就是三星,現在,或許還有英特爾。從英特爾目前的10nm製程來看,其性能與台積電的5nm不相上下,如果後續的Intel 20A和Intel 18A可以如描述那般媲美2nm和1.8nm製程,那麼對於其他晶片廠商來說,只要價格合適就會是一個巨大的誘惑。

據悉,在英特爾發布這個信息後,很快就有晶片企業做出了回應,而且還是近期風頭正盛的英偉達。早前,英偉達的CEO黃仁勛在面對外界問詢時回復,自己確實在月初收到了英特爾提供的Intel 18A工藝的測試樣品,他已經向英特爾方面表示了自己的興趣與關注。


圖源:英偉達

如果英偉達選擇讓英特爾進行晶片代工,無疑是對英特爾製程工藝的一個肯定,同時也會讓其他晶片產生在尋找代工廠時將英特爾納入考慮範圍。同時,英特爾在代工市場上位,也會直接威脅到台積電,不管是讓台積電暫緩提價方案,還是降價打價格戰,對於晶片廠商來說都是樂見其成的。

在我看來,如今的半導體代工市場,確實缺乏一個新力量來遏制台積電,而英特爾或許就會是其中的關鍵。

英特爾將重獲市場主導?

不得不承認,代工生產與設計分開的模式,確實更有利於半導體企業進行快速的疊代更新,讓團隊可以將精力完全放在晶片設計上,無須去考慮自己的代工廠是否有足夠的能力進行量產。

此前,英特爾的新架構處理器一直難產,以至於被AMD搶占大量市場,最主要的原因就是英特爾的晶圓生產能力無法滿足新架構處理器的生產,即使解決了生產問題,英特爾也依然用了兩年來對技術進行完善,最終才在13代酷睿處理器上完成了對AMD的反超。


即使如此,英特爾與AMD在市場份額上依然處於拉鋸狀態,目前是英特爾暫時領先,正在逐步拉高自己的市場份額。但是,在伺服器領域,AMD已經對英特爾的地位構成了直接威脅,能否繼續遏制AMD的進攻,新的製程工藝與架構將成為關鍵。


圖源:VEER

所以,英特爾一直寄希望於即將在2024年量產的Intel 20A與Intel 18A兩項工藝技術,如果一切順利,英特爾將會擁有接近一年的時間差,可以在處理器市場上對AMD形成降維打擊,屆時AMD只有兩個選擇:1、承受台積電的高昂代工價格,大範圍3nm工藝;2、調整產品價格,以此形成競爭力。

但是在我看來,兩個選擇都只能算是權宜之計,依然無法直接對抗英特爾的架構與工藝優勢。首先,英特爾的最新製程工藝對標台積電的2nm工藝,僅靠3nm工藝顯然是無法直接對抗的,最好的情況就是能效比持平。


其次,產品降價確實可以提升競爭力,但是僅限於中低端市場,在高端伺服器市場,對應的客戶往往更在意整體的性能而非價格,對於這些科技巨頭而言,經濟成本的優先級是要低於時間成本的。

這麼說來,AMD難道就沒有一點贏面嗎?顯然不是,處理器的性能除了製程工藝外,還會受到處理器架構的影響,如果AMD可以在架構設計上領先英特爾,那麼在台積電3nm製程工藝的輔助下,是可以與英特爾繼續分庭對抗的。不過,這樣就要湊足兩個先決條件,一是台積電的3nm可以穩定供應,二是AMD的新架構足夠給力。

當然,如果英特爾的代工廠真的來者不拒,那麼找英特爾代工或許也是選項之一,不過對於AMD來說,這個選擇顯然是不可能的。至於英特爾是否願意接受,那就是個未知數了。

至少從目前的情況來看,英特爾憑藉領先的製程工藝與架構設計,是有望在2024年重新獲得市場的主導地位, 前提是英特爾的製程工藝量產一切平穩。



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