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摩尔定律的下一步:10纳米

时间:2024-02-04

2017年,英特尔希望凭借其制造优势保持竞争中的领先地位。


如今,有关摩尔定律未来的预测变得越来越令人沮丧。但英特尔的前景——至少在未来几年内——无疑还是光明的。

在2017年的某个时间,英特尔将推出首款搭载其最新10纳米芯片制造技术的处理器。英特尔表示,利用该技术生产的晶体管比之前的更加便宜,这也符合摩尔定律几十年来的发展趋势,但与广为流传的“晶体管生产成本已经降到了最低点”这种说法正相反。在未来的几年里,英特尔计划进一步改进其晶体管设计,也将首次根据其他公司的需求来优化其制造技术。其他公司希望利用英特尔的设施来生产基于ARM架构的芯片,ARM架构在现代移动处理器中十分普遍。

虽然并不总是如此,但如今很少有芯片制造技术迭代的名称或“节点”能够与芯片上任何特性的维度相匹配。然而,英特尔基于10纳米技术的晶体管仍然比现在的14纳米芯片上的晶体管密度——以及其他公司的10纳米晶体管密度——更高,英特尔高级院士马克波尔(MarkBohr)如是说。到目前为止,英特尔几乎没有给出有关新一代技术的具体数字。但控制其开关的晶体管各极的长度以及各极之间的距离(即极间距)都会有所减小。最小的极间距将从70纳米降低到54纳米,其逻辑单元(用于执行标准逻辑功能的晶体管组合)大小还不到14纳米逻辑单元大小的46%。

波尔表示,这比几年前的微型程度还要更进一步,有助于遏制最近的一个趋势:新型芯片制造技术的迭代正在逐渐放缓。“重要的是,这种节点以及基于这种技术的产品将有望消除产业界有关摩尔定律正在放缓的担忧。”波尔说。

英特尔声称,即便相比于14纳米技术,10纳米技术制造全芯片晶圆的成本较高,但单位晶体管的成本还是会比以前更低。10纳米芯片还可以提高开关速度和降低能量消耗。但时钟频率并不容易提高,几年来一直如此。“除了降低晶体管成本之外,这些新技术的目标主要是降低功率或提高能效。”波尔说。他还指出,体积的进一步减小和效率的进一步提升还会让其更具吸引力,有助于在服务器芯片上增加核数,也有益于在GPU上增加执行单元。

过去,英特尔一般会每两年引入新制造技术来对其晶体管进行升级。但在14纳米技术上,英特尔提供的应该算是一种半节点:在推出10纳米之前先对其14纳米晶体管进行一系列改进。在10纳米技术上,英特尔打算推出两种半节点产品(10纳米+和10纳米++),之后再推出7纳米的下一代制造技术。从某种程度上来说,这也是为了应对下一代芯片制造技术发展之路上越来越多的挑战,波尔说:“如果你需要花更长的时间才能研制出10纳米或7纳米技术,那么你下一步能采取的最好措施就是不断改进你现有的技术,以便每年都能够推出更好的产品。”

三星和台湾积体电路制造公司(TSMC)也正在制造10纳米芯片;三星在2016年10月宣布其是第一家将在2017年初实现10纳米芯片设备量产的公司。格罗方德公司选择在2018年初直接制造7纳米产品。超大规模集成电路(VLSI)研究机构是一家专门从事半导体行业发展分析的公司,其首席执行官丹哈奇森(DanHutcheson)说,大家都雄心勃勃地努力突破微型化的极限。“大家都在寻求突破。”哈奇森表示。但并非全都步调一致:他说,如果你对10纳米的产品进行比较,在尺寸特征上,“英特尔大概仍然领先两年”。

除此之外,哈奇森还说,英特尔与其他芯片制造商的一个不同之处在于其制造流程的管控与统一。这就为其铸造服务提供了一个巨大优势,利用英特尔的生产线可为其他公司制造芯片。

芯片代制造是英特尔的一个新领域。加入ARM处理器制造能力是很重要的一步。“没有ARM是很难实现铸造的,因为这是标准架构。”哈奇森说。

英特尔称,首先出货的10纳米芯片将会是公司自己的处理器,然后才是为其他公司制造的芯片产品,那也许得等到2018年了。



作者:Rachel Courtland