解析14/16nm制程 英特尔依然狠甩台积、三星？

　　近日合作媒体《天下杂志》一篇〈台积电真的超越英特尔？大客户这样吐槽……〉讨论台积电、三星的技术节点数字恐怕做过美化的问题引起不小的关注，这样的问题其实在先前即为半导体业界所持续论战，并在苹果 A9 芯片门事件，iPhone 6s A9 处理器分由台积电、三星代工时讨论来到最高峰，以实际情况而言，台积电、三星制程技术真的跟英特尔差很大？

　　

　　半导体三雄纳米制程到底在争什么？

　　台积电、三星与英特尔的先进制程竞赛打得火热，在目前 14/16 纳米之后，制程战一路来到了 10 纳米。这些数字背后的意义其实指的是“线宽”，精确一点而言，就是金属氧化物半导体场效电晶体（MOSFET）的闸极长度（Gate Length）。

　　场效电晶体用闸极来控制电流的通过与否，以代表 0 或 1 的数码讯号，也是整个结构中最细微、复杂的关键，当闸极可以缩小，电晶体体积也能跟着缩小，一来切换速度得以提升，每个芯片能塞入更多电晶体或缩小芯片体积；再者，当闸极长度愈小，闸极下方电子通道愈窄，之间的转换效率提升、能量的耗损也能降低，收减少耗电量之效，但当闸极太薄，源极与汲极距离愈靠近，电子也可能不小心偷溜过去产生漏电流，加以也有推动力不足的问题，这也是为何制程微缩难度愈来愈高；台积、英特尔与三星群雄间争的你死我活的原因。

　　

　　（Source：Hightech 科技***）

　　三者 14/16 制程节点数字都灌水？

　　包含半导体芯片和系统还原工程与分析厂商 ChipWorks、Techinsights 与半导体分析厂商 Linley Group 都对台积电、三星、英特尔 16/14 纳米做过比较。

　　从 Linley Group 与 Techinsights 实际分析的结果，包含英特尔、台积电与三星在 14/16 纳米实际线宽其实都没达到其所称的制程数字，根据两者的数据，台积电 16 纳米制程实际测量最小线宽是 33 纳米，16 纳米 FinFET Plus 线宽则为 30 纳米，三星第一代 14 纳米是 30 纳米，14 纳米 FinFET 是 20 纳米，英特尔 14 纳米制程在两家机构测量结果分别为 20 纳米跟 24 纳米。

　　

　　（Source：Linley Group）

　　

　　（Source：Techinsights）

　　英特尔技术真的依然狠甩台积、三星？

　　调研 The Linley Group 创办人暨首席分析师 Linley Gwennap，在 2016 年 3 月接受半导体专业期刊 EETimes 采访时，也透露了晶圆代工厂间制程的魔幻数字秘密，Gwennap 指出，传统表示制程节点的测量标准是看闸极长度，但在行销的努力下，节点名称不再与实际闸极长度相符合，不过，差距也不会太大，Gwennap 即言，三星的 14 纳米约略等于英特尔的 20 纳米。Gwennap 认为，台积电与三星目前的制程节点仍落后于英特尔，以三星而言，14 纳米制程称作 17 纳米会较佳，而台积电 16 制程其实差不多是 19 纳米。

　　但美国知名财经博客 The Motley Fool 技术专栏作家 Ashraf Eassa 从电子显微镜图来看，认为英特尔、三星甚至台积电在三者 14/16 纳米制程差距或许不大。Ashraf Eassa 对比英特尔 14 与 22 纳米，以及三星 14 纳米的电子显微镜图，其指出，英特尔 14 纳米侧壁的斜率要比 22 纳米垂直，根据官方的说法，这能使英特尔的散热鳍片（fin）更高更瘦，以提升效能。

　　

　　（Source：The Motley Fool）

　　而三星 14 纳米制程电子显微镜图相较起来，和英特尔 14 纳米制程还比较相近，加以 Ashraf Eassa 用台积电宣称 16 纳米 FinFET Plus 能比三星最佳的 14 纳米技术在相同功率下，效能能比三星提升 10% 来推测，台积电 16 纳米 FinFET Plus 的晶体管结构应与三星相差不远，甚至鳍片（fin）会更加细长。

　　

　　（Source：The Motley Fool）

　　然而，线宽并非衡量半导体制程的唯一条件，也并非半导体厂技术能力的唯一评定标准。

　　就像调研 International Business Strategies（IBS）创办人暨CEO Handel Jones 所言，没有一项单一的测量方式就能评定技术的效能、功耗以及电晶体密度。Jones 进一步指出， M1 金属层间距是重要的，但局部互连（local interconnect）也可能影响芯片闸的密度与效能，闸极间距对闸极密度重要，但散热鳍片（fin）对性能影响同样甚钜。

　　另外，耗电量的不只是闸极长度而已，包括：材料种类、元件结构、制程品质等等都会有影响。也因此，分析师们对英特尔、台积电、三星制程技术孰优孰劣仍是莫衷一是。Gwennap 认为，如同 14 纳米制程，英特尔 10 纳米制程同样会优于台积电和三星；Jones 觉得英特尔与台积电到了 10 纳米制程效能应能旗鼓相当；VLSI Research CEO G. Dan Hutcheson 则语带保留指出，台积电 10 纳米将大幅超越英特尔 14 纳米节点，但其也称英特尔 14 纳米节点目前维持了两年，台积电已发展到 10 纳米与 7 纳米计划，正以比其他厂商都还要快的速度在前进。

　　从几位分析师的说法，可以看出英特尔在技术上仍有所领先，但领先的幅度已慢慢缩小，而对客户而言，看的更不仅仅是技术领先与否，包含良率、耗电量等因素都在考量范围之内，而非只有制程一项因素而已。如果光从数字就可评断，那在先前苹果 A9 芯片门事件也不会因此而闹得沸沸扬扬了，毕竟三星的整体数字是优于台积电。

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　　（首图来源：台积电官网）