英特爾(Intel)透露,其10奈米製程性能可望超越其他晶圓代工廠,並將為包括樂金電子(LG Electronics)在內的廠商生產ARM核心手機晶片;為此Intel與ARM的Artisan實體層IP部門合作,推出採用ARM的64位元核心之10奈米製程參考設計。

上述新訊息是Intel在近日於美國舊金山舉行的該公司年度技術論壇IDF (Intel Developer Forum)期間發佈,顯示這家處理器巨擘正持續強化其半導體製程技術能力,並凸顯了該公司需要透過剛起步的晶圓代工業務來充分參與手機市場。

此外中國晶片設計業者展訊(Spreadtum)將以Intel目前的14奈米製程生產手機晶片。還有Intel的14奈米Stratix 10系列FPGA元件將於下一季開始提供樣品;該元件採用創新的封裝技術,號稱能提供比現有2.5D技術更低的成本。

Intel的10奈米製程節點仍在開發階段,將可達到54奈米的閘極間距(gate pitch);Intel製造部門資深院士Mark Bohr表示:「這會是數年來所有半導體業者可量產之技術中,閘極間距最緊密的;」他指出,Intel的10奈米與7奈米製程將繼續朝向提供更高密度晶片以及更低電晶體單位成本的趨勢發展。

Bohr補充,儘管晶圓成本隨著製程步驟以及光罩層數增加而持續提升:「摩爾定律(Moore’s law)仍然活躍,電晶體成本也持續下降,至少在Intel這裡是這樣。」

20160817 Intel NT02P1

Intel表示其10奈米製程的電晶體閘極間距比同業領先兩年
(來源:Intel)

市場研究機構VLSI Research 總經理G. Dan Hutcheson 表示,Intel僅兩歲半的晶圓代工業務一路走來十分低調,看起來甚至像是已經退出了,但藉由新公佈的合作案,Intel已經準備好為採用ARM架構的Android手機以及物聯網(IoT)裝置生產晶片:「很多物聯網裝置都會是採用ARM架構。」

Intel的14奈米與10奈米製程節點,預期將提供比以往都緊密的邏輯區域以及更低的電晶體成本,但Bohr表示,有鑑於晶圓片成本以及製程複雜度不斷提高,各個世代節點之間的時間差距仍將維持在2~2.5年。

他指出:「我們正投資更多心力在衍生技術上,好讓這些非常昂貴的製程節點能有更多的應用、延長它們的生命週期;而在二十年前,我們會是在某個製程節點量產兩年之後就讓它功成身退;」因此Intel已經準備好開始生產下一代的14+節點晶片,性能可望提升12%;至於其10奈米製程節點,預期將會有10+、10++等衍生技術,但Bohr婉拒透露更多細節。

20160817 Intel NT02P2 20160817 Intel NT02P3

Intel預期在10奈米節點提供最緊密的邏輯電晶體區域,並一直到7奈米節點持續降低電晶體成本

EUV微影與EMIB封裝技術

Intel的10奈米節點仍將只使用浸潤式微影(immersion lithography)技術,而Bohr表示,開發中的7奈米製程節點:「一開始將會以採用全浸潤式微影來設計,不過一旦EUV工具正常運作時間達到九成以上、產能也更高,我們會很樂意將部份層數改為EUV,以減少光罩數量;」而對於EUV的量產,他表示有「合理的信心」,但很難說會是在一年之內或是還要三年。

VLSI Research的Hutcheson表示,儘管有台積電(TSMC)等同業緊追在後,Intel在10奈米節點仍維持領先地位:「Intel的微影技術是只要能取得工具,馬上就能做──他們的光罩廠(mask shop)無人能及。」

Intel在封裝領域似乎也因為其一年多前發表的嵌入式多晶片互連橋接技術(embedded multi-die interconnect bridge,EMIB)而擁有成本優勢;該公司FPGA事業群(即過去的Altera)總經理在IDF上展示了以EMIB連結4個外部Serdes的Stratix 10元件。

EMIB以無須完整矽中介層(silicon interposer)的方式連結並排的裸晶,可因此降低成本並超越光罩極限擴展元件規模;而Intel晶圓代工事業群另一位主管Zane Ball表示,EMIB製程也很容易生產,未來的Stratix產品將採用EMIB連結記憶體以及類比元件,搭配14奈米與10奈米的晶片。

對此Hutcheson表示,與Xilinx等競爭對手採用的矽中介層方案相較,EMIB技術顯然能以更低的成本達到相同的性能;而晶圓代工業者在封裝技術上的較勁也越來越激烈。

20160817 Intel NT02P4

Stratix 10將是首款採用EMIB技術的元件

Ball表示,Intel的晶圓代工業務將專注於兩個關鍵市場:網路基礎建設與手機:「手機應用是晶圓代工市場的最大宗。」

這樣的決策對Intel來說是合理的,為了尋求大量設計填滿其晶圓廠產能;不過對軍事航太晶片設計業者來說可能會感到失望,這些廠商正抱怨失去了IBM那樣在進行國防專案時的可信任夥伴,卻又不容易取得Intel節點的相關資訊。

Intel的14奈米節點已經生產了Achronix的FPGA以及Netronome網路處理器,其Serdes技術包括56Gbit/second的PAM-4功能區塊,也能提供晶圓代工客戶。Intel的晶圓代工部門在一年前經歷管理層變動;而今年稍早Intel則決定放棄手機應用處理器業務。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Intel Grabs ARM for 10nm Foundry,by Rick Merritt)