浅谈英特尔的SuperFin

有关英特尔公司制作工艺瓶颈的新闻，让半导体行业的业内人士以及相关个体投资者都难以忽视。简言之，英特尔的10nm工艺技术未能达到预期的性能与产出：它的研发比预期要晚了好几年，而且竞争力甚至不如自己的上一代产品。在其产量依然不足的今天，虎湖（Tiger Lake）有望成为首例符合英特尔10nm期愿的产品。   英特尔在制造领域的下一步功能变更是使用EUV技术（Extreme Ultra Violet）向7nm制程迁移，可最近该公司却宣布这一项变更要比原定计划延迟六个月。英特尔曾经凭借竞争力强大的制造业节点技术一直居于该行业的领先位置，可这个位置自其推迟10nm制程起便开始动摇，而有关推迟下一步变更的消息，更是让人们很难再对它信心满满。  

  英特尔对其制造技术的披露，会在复杂度，精细度方面有所不同，而这取决于公司内部对该产品的认知程度。在2011年5月，该公司首次推出鳍式场效应晶体管（FinFET）应用在其22nm节点的工艺上。从那场发布会上，人们获得了许多直接有效的信息，并且该节点也非常成功。随着下一代14nm的推出，英特尔在第一代Broadwell产品的研发上有所延误，但最终该制程在公司自身的活动中得到了详细介绍说明，本刊也于2014年8月发表了有关14nm的文章。14nm节点的工艺是迄今为止英特尔盈利最多的制造节点，并且节点内功能（14 +，14 ++，14 +++，14 ++++ *）在这些年也得到了持续的强化；这些功能性的强化相当于在同一代制程中进行了纯节点更新，使得该公司本身也得到了有效增强。  

  没错，英特尔已经有一个14 ++++节点。这个节点甚至存在于他们的图表中。目前本刊唯一可以确认的14 ++++产品是Cooper Lake至强可扩展处理器家族（Cooper Lake Xeon Scalable family）。   然而在10nm方面，即便在此之前已经有了延迟推出14nm的先例，它的情况也并不乐观。迄今为止，英特尔在CPU方面已经有两代10nm产品，即使本刊已经对其作了详尽报道，该公司仍却对外未曾披露过任何该产品相关信息。   Cannon Lake作为首款10nm产品，已跻身英特尔的Crimson Canyon NUC微型机行列，但是其由于仅仅两个内核以及禁用的集成显卡引发争议。尽管它在2017年才开始销售，但英特尔将其迅速淘汰无疑是正确选择。   Ice Lake处理器有四个内核，以及许多15w以内的GEN11核显，这让它成为推动10nm投放市场的有效工具。Ice Lake已经投入50多款笔记本电脑的设计，但如前面所说，尽管其原始性能逐个提高了15-20％，但频率降低了10-20％，这样的平衡调整让CPU在大于14nm的情况下能有一定改进。Ice Lake上的图形仍然比14nm上好很多，并且人们对Thunderbolt 3和512位矢量指令的支持也意味着Ice Lake仍然有一些优势。   就目前而言，由于英特尔不想将Cannon Lake视为其遗产的真正组成部分， Ice Lake因而被认为是一种扁平的“ 10nm”产品，即没有任何优点也没什么不足。而在将Ice Lake升级为Tiger Lake之后，它就建立在了“ 10+”制造节点上。  

+，++，+++，++++：什么是名字？

这个部分是对有关制程命名的注释。我们的许多读者都知道，在FinFET技术时代，与工艺相关的实际数字实际上已成为工艺节点技术的专有名词，这与基于该工艺的产品中的任何功能处理均无关。当某个流程的功能规模小于技术上的数量时，这一点特别令人困惑。例如，英特尔的10nm实际上具有8nm的功能。制造节点也可以使用诸如Gordon，Eric或Lisa之类的名称，以防相同编号的节点产生歧义。   在一代工艺节点技术中，制造半导体订单的公司可以定期更新其制造工艺，但仍将其总体上保持在该一代的范围内。这些更新通常是次要的，但人们称之为BKM（最著名的方法）更新，这种方法可以改进简单的频率或功率效率。（可能约为50 mV或25 MHz，但有时会带来更大的收益）   当我们处理22nm，32nm，45nm及以上的平面晶体管时，这些BKM更新对于在该节点上构建的产品生命周期内的过程而言是同等重要的。BKM只需采取生产上的改进措施，并自动将其投放到产品中，然后在同一个盒子中出售就可以了。但这样下来产品性能却稍好一些。   随着我们向多代FinFET技术进军，制造领先的高性能处理器的成本可能达到1千万-1亿美元（甚至更多），这些BKM更新已成为芯片设计公司及其所建工厂的适销对路更新。现在，BKM的细微调整已用于发布新的产品系列。这种调整为相关公司提供了创建立柱英寸的机会，并突出了所涉及团队的工程技术实力以及为客户提供了更好的产品。   不同的制造厂以不同的方式推销这些更新。英特尔在其14nm工艺中采用了+，++，+++，++++命名法，每一步都提供了更好的晶体管器件性能。这在新一代产品中也已投入使用：  

  但是在过去几年中，英特尔的命名方案已成为一种模仿行为并且沦为笑谈。由于该公司无法按原定计划推出10nm，因此英特尔决定为14nm上的每个新工艺更新添加更多+。随着10nm进一步延迟，消费者和用户看到14nm上又增加了一个+。英特尔的模仿行为无法使10nm工作，并且看不到14 +++++++++的未来是对该公司的致命打击，因为该公司在过去30多年里一直以其领先的高性能的边缘半导体制造为傲。   随着英特尔将注意力转向10nm产品组合，+名称几乎立刻又出现了。Cannon Lake为10nm，Ice Lake为10+，后来变成了“ 10nm”，Tiger Lake为10+，然后10 ++和10 +++都在各种行业活动的路线图上展出。对于未来的工艺（例如7nm和5nm），同样如此。  

  英特尔自己的工程师说，即使他们自己有时也很难记住哪个+变体具有特定的更新，或者哪个产品建立在哪个+节点上，这个消息也许能让你心情好上一些。或许最终+达到了目的，但它还是使客户和工程师都感到困惑。   这就是为什么我们私下里告诉英特尔，如果仅从企业形象的角度来看，它就必须远离+，++和+++。像台积电和三星这样的制造竞争对手可以针对不同的产品指出其10nm工艺的不同变体，而英特尔只能马不停蹄的放加号。   其他媒体和分析师对英特尔说过类似的话。但是，根据以往的经验，我们交谈的人很少有做出实际改变的。我们所有的联系人所能做的就是尝试，并将我们的评论向上传递，希望与我们一样充满热情。可以实际做出这种改变的人通常没有很强的媒体形象负担。   但是，英特尔的某个人终于听进去了我们的要求。如今，英特尔正从不同的角度着手开发其10nm产品组合。尽管因特尔在技术上没有做出任何改变，但新战略使得该公司能够从深入的工程组合和起初的研究背景来推销其制造业和产品。此更改的第一个结果就是SuperFin。