芯片制造商所標注的芯片制程數字,可能并不代表真實的制程工藝迭代,它可能只是一種產品命名策略。

在購買新款電腦或新款智能手機時,我們一般都會了解產品的硬件配置,其中處理器是關注的重點,而我們對處理器更新換代的基本判斷,除了芯片設計廠商的產品體系命名外,芯片制程工藝也是一項基本的判斷標準。

芯片設計廠商為了讓用戶知道自己推出的是新產品,通常的做法是采用新的產品命名方式,以高通為例,旗艦級的驍龍855、驍龍865和驍龍888,中高端的驍龍765G和驍龍778G,首字母8和7代表產品定位,后面兩位數字的遞進代表新款或改進款。讓用戶第一時間感知到產品的變化,從而促進新品銷量。

在芯片制程方面也是類似的情況,每一代芯片制程工藝的突破,一般會直接以制程工藝節點進行命名,也方便用戶直接判斷芯片制程情況。而不同廠商間的制程工藝命名方式可能并不一樣,即使是制程工藝命名一樣,芯片晶體管數也可能并不相近。

最近,英特爾公布最新的制程工藝路線圖,使用新的制程節點命名體系,拋棄原來的制程節點命名方式,之前的10nm Enhanced SuperFin工藝改稱Intel 7,原來的7納米工藝改成Intel 4,之后的Intel 3大幅度改進功率和面積,2024年的Intel 20A應用RibbonFET晶體管架構,開啟半導體的埃米時代(需要注意,埃米的符號為?,而不是Intel 20A所用的英文字母A,1納米等于10埃米)。

從某種程度上理解,英特爾此次新制程命名體系,算是跟上了臺積電和三星的步伐,那英特爾制程改名是何用意?在相同的命名方式下,英特爾、臺積電和三星間的芯片制程水平又有何差異?

英特爾芯片制程改名原由

英特爾的新制程命名很有意思,并沒有直接在產品名字后面標注制程單位,而是直接以數字結尾,很容易讓人產生聯想,直接將Intel 7聯想成英特爾的7納米工藝。

英特爾的做法很巧妙,以Intel 7為例,并不直接挑明它是哪一代制程工藝,Intel 7可看成一項技術節點的代號,基于FinFET晶體管優化,相較于10納米SuperFin工藝每瓦性能提升10%-15%。這么做一方面容易讓普通消費者產生聯想,有利于產品宣傳,另一方面是有意引導關注半導體行業的人群,讓他們不再只是關注所謂“制程數字的提升”,轉向關注芯片的性能和技術領域,有意弱化納米單位標識。

英特爾之所以這么做,是不想再像之前一樣,因為制程命名方式給消費者帶來一種“低人一等”的產品印象,不利于產品宣傳。英特爾CEO帕特?基辛格表示:“英特爾的最新命名體系,是基于我們客戶看重的關鍵技術參數提出的,即性能、功耗和面積”,這段話強調了技術參數指標,但“客戶看重”幾個字也表明英特爾的客戶同樣不希望在芯片制程命名方面吃虧,另外英特爾自己又不想和三星、臺積電一樣直接以納米單位來命名,故而弄出了Intel 7這樣的特殊命名方式。

熟悉英特爾制程的朋友會知道,相對于其它芯片制造商,英特爾在制程工藝命名上相對“嚴謹”一些,哪怕是在14納米節點上磕了好幾代,寧可用14nm++這樣的方式命名,也不會輕易更改制程數字。估計英特爾是在產品宣傳上吃虧吃怕了,換了個思路對抗三星和臺積電,這里也有必要提一提芯片制程里的數字游戲。

芯片制程的數字游戲

按照摩爾定律的說法,集成電路上可容納晶體管的數量大約每隔18個月便會增加一倍。換而言之,伴隨著制程工藝的進步,芯片每單位能容納的晶體管數量會越來越多,使芯片性能越強的同時功耗也越低。隨著制程工藝的不斷推進,越往下推越艱難,所需要的時間也越來越久,為了產品宣傳和市場拓展,芯片制造商所標注的芯片制程名稱可能只是一個數字,并不完全代表真實的芯片制造工藝水平。

時任高通公司首席技術官Matt Grob表示:“蘋果A10處理器所用的16納米工藝,是臺積電量產的最尖端工藝(當時),僅相當于英特爾的20納米工藝”。英特爾也曾經就表示過,自己的14納米可以對標臺積電的10納米工藝。在20納米制程工藝之后,芯片制造商開始對制程工藝數字進行不同程度的“美化”,更先進的制程數字不一定代表更高的性能,同一制程數字的不同芯片,在內在指標上也可以差異明顯。

為了更好的對比不同廠商間的芯片制程工藝,我們可以拋開表面的芯片命名方式,用芯片晶體管密度數據來一探究竟。

從TechCenturio整理的行業數據能夠看出,同樣是在14納米制程節點,英特爾的晶體管密度為43．5,而三星為32．5,英特爾和三星都宣稱自己是14納米工藝,但在晶體管密度上二者差異明顯。

在10納米上,英特爾的晶體管密度達到100．8(即每平方毫米1．008億晶體管),遠遠超越臺積電和三星的晶體管密度。臺積電在推出7納米工藝時(晶體管密度96．5)才接近英特爾10納米的晶體管密度,之后臺積電在7納米改進版(7nm+)工藝上引入EUV光刻機,憑借115．8的晶體管密度實現對英特爾10納米的最終反超。

“美化”過后的制程工藝數字,我們很難僅憑表面的制程工藝數字來判定它們的真實水平,若將它們放回自己的產品發展體系中進行縱向對比,如臺積電16納米、10納米和7納米工藝,的確又能看到制程迭代的進步,只不過拿其它廠商的制程工藝進行橫向比較時,才能發現其中的端倪。

芯片制造商們之所以一個接一個的玩“數字游戲”,主要是希望在制程工藝命名上跟上友商,在產品宣發和銷售時不至于陷入被動的局面,讓采購芯片的廠商更好的宣傳,讓消費者體驗到芯片制程換新的感覺。

廠商們的這一招不可謂不高,對于換新速度越來越快的智能手機來說,如何讓消費者感受到這是一款新產品顯得十分重要。英特爾未來還要給高通代工芯片,現在先期布局制程工藝命名方式,培育消費者的認知理念,既有利于后期為代工高通,也有利于自己的產品宣發。

結語

高端芯片制造是當前準入門檻最高的行業之一,目前能夠達到10納米技術水平的廠商并不多,僅有英特爾、臺積電和三星,許多原來的芯片制造商,有的卡在某個技術節點上無法突破而選擇放棄,有的專注于自己的領域沒有繼續突破,而有的因為一些不穩定因素沒辦法獲取關鍵資源或配件,還在積極尋找突破的方法。

回到問題的核心,我們真的都喜歡“美化”的芯片制程數字嗎?作為普通消費者,我們的確希望看到更多新東西,但當我們拿到具體的產品時,可能伴隨著希望的破滅,應用上新制程工藝后的芯片,最終沒有發揮出我們所期待的水平,這些就是“美化”過后的現實。對于整個芯片制造行業而言,過度的芯片命名游戲,不利于廠商間的良性競爭,最終受害的是芯片制造商、芯片采購商和廣大消費者。