芯片巨头英特尔近日喜获业内首台具有 0.55 数值孔径 (High-NA) 的 ASML 极紫外 (EUV) 光刻机,将助力英特尔在未来几年实现更先进的芯片制程。与之形成鲜明对比的是,另一巨头台积电则按兵不动,似乎并不急于加入这场下一代光刻技术的竞赛。业内分析师预计,台积电可能要到 2030 年甚至更晚才会采用这项技术。
英特尔此次获得的 High-NA EUV 光刻机将首先用于学习和掌握这项技术,预计在未来两三年内用于 18A (1.8nm 工艺)之后的芯片制程节点。相比之下,台积电则采取了更加谨慎的策略,华兴资本和 SemiAnalysis 的分析师认为,台积电可能要到 N1.4 制程之后(预计在 2030 年后)才会采用 High-NA EUV 技术。
分析师 Szeho Ng 表示:“与英特尔计划将 High-NA EUV 与 GAA 晶体管同时引入 20A 制程不同,我们预计台积电将在 N1.4 制程之后才引入 High-NA EUV,最早也要到 2030 年以后。”
IT之家注意到,英特尔激进的制程路线图包括从 20A(2nm 级)开始引入 RibbonFET 全环栅晶体管和 PowerVia 背面供电网络,然后在 18A 进一步优化,并在 18A 之后节点采用 High-NA EUV 光刻机,以实现更低功耗、更高性能和更小的芯片尺寸。
目前主流的 EUV 光刻机采用 0.33 数值孔径(Low-NA)镜头,能够在量产中实现 13 到 16 纳米的关键尺寸,足以生产 26 纳米的金属间距和 25 到 30 纳米的互联间距。这对于 3nm 级制程来说已经足够,但随着制程的微缩,金属间距将缩小到 18-21 纳米(imec 数据),这将需要 EUV 双重曝光、图形化刻蚀或 High-NA 单曝光等技术。
英特尔计划从 20A 开始引入图形化刻蚀,然后在 18A 之后节点采用 High-NA EUV,这可以降低工艺流程的复杂性和避免使用 EUV 双重曝光。然而,High-NA EUV 光刻机比 Low-NA EUV 光刻机要昂贵得多,而且还有曝光面积减少一半等一系列特殊性。
分析人士认为,至少在初期,High-NA EUV 的成本可能高于 Low-NA EUV 双重曝光,这也是台积电暂时观望的原因。台积电更倾向于采用成本更低的成熟技术,以确保产品竞争力。
Intel重振晶圆业务
在制造业务独立之前,英特尔的内部产品业务部门与制造业务是一体的,虽然有时候可以带来更好的协同作用,但是同样也可能会使得两个部门的效率降低,并带来成本的上升,而新的模式则能够很好的解决这个问题。
英特尔公司副总裁兼企业规划集团总经理Jason Grebe表示,我们已经在我们的制造组织和业务部门中进行了大量的内部分析和基准测试,发现了许多优化机会,这将带来显着的成本节省。同时,内部代工模式将为英特尔业务集团提供强有力的激励,使其更高效地工作。例如,业务部门决定通过英特尔制造流程的“加急”晶圆成本高昂,并且会降低工厂效率。展望未来,这笔服务费将由业务部门承担,预计它将减少加急次数,与竞争对手相提并论。
Grebe预计,“通过工厂运输的加急晶圆减少带来的成本和效率节省,预计随着时间的推移每年将节省500亿至1亿美元。”
而且英特尔的测试时间目前是竞争对手的两倍或三倍。由于业务部门根据测试时间收取市场价格,英特尔预计硅前设计选择将减少这些测试时间,最终每年节省约 500 亿美元。通过减少晶圆步进的数量,即产品设计的物理迭代次数,英特尔估计它将实现500亿至1亿美元的成本节约。
另外,对于英特尔的产品业务(芯片设计)部门来说,其也能够选择更具竞争力的外部晶圆代工合作伙伴来降低成本、提升产品的竞争力。
按照英特尔的路线图,提出了4年量产5个制程节点的计划,致力于在2025年重新取得制程技术的领先地位。目前Intel 7已实现大规模量产,并用于客户端和服务器端;Intel 4已经准备就绪,为投产做好准备,预计2023年下半年基于Intel 4的Meteor Lake将量产;Intel 3正按计划推进中;和Intel 18A将于2024年上半年量产,Intel 20A将于2024年下半年量产,预计相关产品将会在2025年推出,届时英特尔将重新取得制程技术的领先地位。而这也是英特尔开拓代工业务的重要竞争力。
能否重返霸主之位?
这事一出,大家都开始讨论英特尔能不能借这个机会来个大逆袭。毕竟光刻机在芯片制造里就是顶梁柱般的存在,没它可不行。那么英特尔能否像捡到宝藏一样逆袭成为2nm芯片的霸主?
首先,让我们揭开芯片制造的神秘面纱。光刻机在这个过程中可是位高权重的大佬,负责将图案转移到硅片上。简而言之,光刻机就是这个游戏的画师,而芯片是他的画布。没有光刻机就别想制造芯片,尤其是那些高端货色。
然而,芯片制造可不是个简单的过程。光刻机虽然非常重要,但并不是唯一的主角。举个例子,目前全球只有台积电和三星实现了3nm芯片的量产。虽然台积电和三星都实现了量产,但台积电靠着更高的良品率几乎包圆了所有顶尖企业的订单,三星只能干看着。
所以说,光刻机固然是参与2nm芯片竞争的门票,但要逆袭可不是简单地有了门票就能随便进场的。英特尔或许捡到了2nm光刻机这个关键道具,但想要逆袭还需要更多的策略和技能。
当然,提前得到这个关键装备对英特尔来说是一件好事。毕竟2nm光刻机的产能有限,其他竞争对手还在瑟瑟发抖地排队中。英特尔就像是提前买到了最抢手的新款游戏机,其他人只能眼巴巴地等待再次抢购。在芯片的世界里,一两年的时间就足够发生翻天覆地的变化,这就是英特尔的机会。
当然,台积电在技术和良品率上有一些优势,但这就像是巧妇难为无米之炊,再先进的技术也得有光刻机来配合。目前,英特尔抢到了6台,三星也在拼命争取,台积电的心思可不轻松。看来,2nm芯片的战争已经开始。各路豪强将展开新一轮的角逐,谁将胜出,谁将黯然离场。芯片制造市场或许将再次变天,谁能笑到最后?现在还真不好说,芯片制造市场的变数可大了去了。
总之,英特尔能不能实现逆袭,就看它能不能在这场激烈的竞争中抓住机会了,让我们一起拭目以待。