英特爾宣布，打算收回他們輸給臺積電中的半導體工藝領導者的“皇冠”。然而，令人懷疑的是，英特爾能否與臺積電平起平坐，更不用說領先了。在本文中，我嘗試解讀一下。

英特爾關于制程領導者的坦誠

我要稱贊英特爾CEO鮑勃·斯旺（Bob Swan）的一件事是——人們對英特爾喪失制程領導者的事實有了新的看法。

但其實直到2017年9月的技術和制造日，英特爾仍聲稱自己在與TSMC的競爭中領先3年：

實際上，到那時，英特爾的領先優勢已經幾近于無。當時臺積電（TSMC）的10納米工藝已經投入量產幾個月，制造出iPhone X中使用的蘋果A11 Bionic SOC。

英特爾在晶體管密度方面做了大量工作，稱其比制程節點所體現的更好。應該注意的是，英特爾的晶體管密度基于英特爾提出的綜合指標。實際密度因芯片設計而異。但是據英特爾自己的估計，臺積電的10納米工藝比英特爾的14納米工藝實現了更高的晶體管密度：

我指出這一點是因為，如果沒有有意義的批量生產，那么制程優勢的主張就不能僅僅是基于漂亮的數字。重要的是可以有有利可圖的產品投入生產，而不是僅在有限或實驗的基礎上才能生產的產品。這是我稍后將在本文中再次提到的重要一方面。

英特爾要等到2019年才能在其10 nm節點上實現量產。正如我在2018年初指出的那樣，到2017年底，臺積電已經超過了英特爾領先的生產節點14 nm 的晶體管密度。

快進到2020年，在英特爾的統治下，市場已經發生了很大變化。此時，英特爾也已經量產10納米產品，但它仍然僅適用于相對較小的移動計算芯片。與此同時，臺積電自2018年年中開始為蘋果iPhone XS生產A12 Bionic SoC，進入7納米工藝時代。

臺積電的7納米制程與英特爾的10納米制程具有相同的晶體管密度，每平方毫米約1億個晶體管，但這并不意味著英特爾已實現與臺積電的制程同步。

我這樣說有兩個原因。首先是臺積電的7納米工藝可以擴展到更大的芯片，包括英偉達（NVDA）的大型Ampere A100，該芯片包含540億個晶體管，表面積為826平方毫米。

其次是臺積電再次采用其5納米工藝提高了標準，該工藝已在9月份發布的下一版iPhone中投入量產。

英特爾已經承認自己已經落伍了，該公司首席財務官喬治·戴維斯（George Davis）在3月的摩根士丹利（Morgan Stanley）舉辦的一次會議上對10納米制程的現狀相當坦率：

“正如我們在5月19日的分析師日上所說的那樣：瞧，這不只是英特爾有史以來最好的節點。它的生產率還將低于14nm，也將低于22nm，但我們依然對看到的改進感到很興奮，我們預計將于2021年底到來7nm會獲得更好的性能。”

關于重新獲得制程領先，他說：

“因此，除了CPU之外，我們還為我們的客戶帶來了很多功能，我們感覺我們已經開始看到我們一直在談論的要回到7nm上的工藝方面的加速。并將在5納米世代重新獲得領導地位。”

英特爾可以趕上臺積電嗎？

在英特爾于2019年5月舉辦投資者會議上，該公司首席工程官Murthy Renduchintala列出了英特爾制造流程的路線圖：

該圖表表明，英特爾的7納米工藝的晶體管密度較之10納米工藝的晶體管密度增加一倍，與臺積電的5納米工藝持平或略微領先。從表面上看，戴維斯似乎證實了人們普遍對7 nm的期望，但請注意這些期望的條件如何。他們只是在談論回到同臺競技（可能是臺積電的5納米節點），而7納米的開始時間似乎已經延后2021年底。

過去的產能爬坡（甚至14 nm）已經非常緩慢地開始了，最初的可用性非常有限。即使英特爾在2021年的最后期限之前完成，產品可用性也可能僅限于數量有限的小型移動設備。

但到2021年底，TSMC將在其5 nm節點上具有至少18個月的批量生產經驗。英特爾要達到與TSMC 5納米節點相當的性能和晶體管密度，才能實現可比的生產量，因此英特爾無法實現真正的追趕。

業界專家Scotten Jones在SemiWiki上發表的題為《TSMC是否可以保持其工藝技術領先地位》的最新文章討論了英特爾是否可以從TSMC手中奪回工藝領導地位。在本文中，瓊斯介紹了他對Intel，TSMC和Samsung各個節點的晶體管密度的分析（使用Intel方法計算）。

他證實，英特爾的10納米制程可提供與競爭的7納米制程相同的晶體管密度，但不等于三星和臺積電的5納米制程。他預計英特爾的7納米工藝將比臺積電當前的5納米工藝稍好，但不會比臺積電的3納米工藝好：

在該表中，晶體管密度以每平方毫米數百萬個晶體管表示。

瓊斯沒有提供有關英特爾5納米制程的任何計算，因為對這種制程及其何時發布的了解還不夠。臺積電表示，它預計將于2022年下半年開始在其3 nm節點上開始批量生產。

關于英特爾的7 nm計劃，Jones指出：

“現在情況變得越來越模糊，英特爾的7納米制程將于2021年開始以2.0倍的縮減率開始增長。三星和臺積電都將在2021年開始3nm風險試產。假設英特爾能追上他們，它們可能會短暫地具有生產密度優勢，但是英特爾的14nm和10nm工藝都已經晚了幾年。隨著COVID-19普遍影響整個半導體行業，尤其是美國，所以Intel在2021年的時間線完成這件事的可能性不高。”

瓊斯在文章中總結道：

“臺積電今年以其5納米工藝在工藝密度方面領先。未來則取決于Intel 7納米制程與臺積電3納米制程的確切時間，英特爾可能會暫時重新獲得制程密度的領先優勢，但臺積電將通過其3納米制程快速通過它們，屆時他們每平方毫米超過3億個晶體管！”

總結

我很希望看到英特爾以摩爾定律的步伐重回正軌。英特爾與代工廠商之間重新展開競爭對消費者和整個行業來說都將是一個巨大的進步。英特爾在其14納米制程上似乎無休止的迭代已成為PC技術評論家中的一個惡作劇。

但我認為，就晶體管密度和進度而言，有關英特爾7納米制程的假設非常站不住腳。我不相信英特爾將能夠實現其7納米的目標，盡管它可能會試圖聲稱自己已經通過在2021年后期生產有限數量的7納米芯片來宣稱可以達到“同等水平”。。但這樣的主張幾乎毫無意義。

在給定節點上以實驗方式生產有限數量的芯片是一回事，而在該節點上以盈利方式生產大量芯片則是另一回事。英特爾的發展道路上將遇到許多障礙，其中最重要的一點是相對缺乏EUV光刻的生產經驗，英特爾必須將其用于7納米工藝。

相比之下，臺積電將擁有超過2年的EUV生產經驗，以及超過18個月的5納米廣泛使用EUV的生產經驗。最重要的是，這確立了臺積電領先于英特爾的領先地位。假設英特爾按計劃在2021年底啟動7 nm。

我的評估是，即使是短暫的，Intel甚至以其7納米節點趕上臺積電的機會也很小。而且，正如瓊斯指出的那樣，即使發生這種情況也不會持續很長時間，因為臺積電將迅速發展到3納米。

正如戴維斯（Davis）提到的那樣，要重新獲得5納米節點的工藝領導地位，這當然不是不可能的，但我也不認為大家應該押注于此。即使英特爾設法重回摩爾定律的步伐，它仍將追趕臺積電的3納米制程。

我認為英特爾更有可能實現其5納米制程（與臺積電的3納米制程相比）的工藝追趕。對于業界來說，這并不是一件壞事，但我認為這是英特爾可以期望的最好的結果。

我本著盡職調查的精神和安迪·格羅夫（Andy Grove）著名的格言：“只有偏執狂才能生存”著手進行這篇評論。我認為這是與競爭態勢保持同步的重要角色之一。我當然希望英特爾更具競爭力，但是我不擔心英特爾在工藝技術方面會超越臺積電。
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