芯片制造商所标注的芯片制程数字,可能并不代表真实的制程工艺迭代,它可能只是一种产品命名策略。

在购买新款电脑或新款智能手机时,我们一般都会了解产品的硬件配置,其中处理器是关注的重点,而我们对处理器更新换代的基本判断,除了芯片设计厂商的产品体系命名外,芯片制程工艺也是一项基本的判断标准。

芯片设计厂商为了让用户知道自己推出的是新产品,通常的做法是采用新的产品命名方式,以高通为例,旗舰级的骁龙855、骁龙865和骁龙888,中高端的骁龙765G和骁龙778G,首字母8和7代表产品定位,后面两位数字的递进代表新款或改进款。让用户第一时间感知到产品的变化,从而促进新品销量。

在芯片制程方面也是类似的情况,每一代芯片制程工艺的突破,一般会直接以制程工艺节点进行命名,也方便用户直接判断芯片制程情况。而不同厂商间的制程工艺命名方式可能并不一样,即使是制程工艺命名一样,芯片晶体管数也可能并不相近。

最近,英特尔公布最新的制程工艺路线图,使用新的制程节点命名体系,抛弃原来的制程节点命名方式,之前的10nm Enhanced SuperFin工艺改称Intel 7,原来的7纳米工艺改成Intel 4,之后的Intel 3大幅度改进功率和面积,2024年的Intel 20A应用RibbonFET晶体管架构,开启半导体的埃米时代(需要注意,埃米的符号为?,而不是Intel 20A所用的英文字母A,1纳米等于10埃米)。

从某种程度上理解,英特尔此次新制程命名体系,算是跟上了台积电和三星的步伐,那英特尔制程改名是何用意?在相同的命名方式下,英特尔、台积电和三星间的芯片制程水平又有何差异?

英特尔芯片制程改名原由

英特尔的新制程命名很有意思,并没有直接在产品名字后面标注制程单位,而是直接以数字结尾,很容易让人产生联想,直接将Intel 7联想成英特尔的7纳米工艺。

英特尔的做法很巧妙,以Intel 7为例,并不直接挑明它是哪一代制程工艺,Intel 7可看成一项技术节点的代号,基于FinFET晶体管优化,相较于10纳米SuperFin工艺每瓦性能提升10%-15%。这么做一方面容易让普通消费者产生联想,有利于产品宣传,另一方面是有意引导关注半导体行业的人群,让他们不再只是关注所谓“制程数字的提升”,转向关注芯片的性能和技术领域,有意弱化纳米单位标识。

英特尔之所以这么做,是不想再像之前一样,因为制程命名方式给消费者带来一种“低人一等”的产品印象,不利于产品宣传。英特尔CEO帕特?基辛格表示:“英特尔的最新命名体系,是基于我们客户看重的关键技术参数提出的,即性能、功耗和面积”,这段话强调了技术参数指标,但“客户看重”几个字也表明英特尔的客户同样不希望在芯片制程命名方面吃亏,另外英特尔自己又不想和三星、台积电一样直接以纳米单位来命名,故而弄出了Intel 7这样的特殊命名方式。

熟悉英特尔制程的朋友会知道,相对于其它芯片制造商,英特尔在制程工艺命名上相对“严谨”一些,哪怕是在14纳米节点上磕了好几代,宁可用14nm++这样的方式命名,也不会轻易更改制程数字。估计英特尔是在产品宣传上吃亏吃怕了,换了个思路对抗三星和台积电,这里也有必要提一提芯片制程里的数字游戏。

芯片制程的数字游戏

按照摩尔定律的说法,集成电路上可容纳晶体管的数量大约每隔18个月便会增加一倍。换而言之,伴随着制程工艺的进步,芯片每单位能容纳的晶体管数量会越来越多,使芯片性能越强的同时功耗也越低。随着制程工艺的不断推进,越往下推越艰难,所需要的时间也越来越久,为了产品宣传和市场拓展,芯片制造商所标注的芯片制程名称可能只是一个数字,并不完全代表真实的芯片制造工艺水平。

时任高通公司首席技术官Matt Grob表示:“苹果A10处理器所用的16纳米工艺,是台积电量产的最尖端工艺(当时),仅相当于英特尔的20纳米工艺”。英特尔也曾经就表示过,自己的14纳米可以对标台积电的10纳米工艺。在20纳米制程工艺之后,芯片制造商开始对制程工艺数字进行不同程度的“美化”,更先进的制程数字不一定代表更高的性能,同一制程数字的不同芯片,在内在指标上也可以差异明显。

为了更好的对比不同厂商间的芯片制程工艺,我们可以抛开表面的芯片命名方式,用芯片晶体管密度数据来一探究竟。

从TechCenturio整理的行业数据能够看出,同样是在14纳米制程节点,英特尔的晶体管密度为43．5,而三星为32．5,英特尔和三星都宣称自己是14纳米工艺,但在晶体管密度上二者差异明显。

在10纳米上,英特尔的晶体管密度达到100．8(即每平方毫米1．008亿晶体管),远远超越台积电和三星的晶体管密度。台积电在推出7纳米工艺时(晶体管密度96．5)才接近英特尔10纳米的晶体管密度,之后台积电在7纳米改进版(7nm+)工艺上引入EUV光刻机,凭借115．8的晶体管密度实现对英特尔10纳米的最终反超。

“美化”过后的制程工艺数字,我们很难仅凭表面的制程工艺数字来判定它们的真实水平,若将它们放回自己的产品发展体系中进行纵向对比,如台积电16纳米、10纳米和7纳米工艺,的确又能看到制程迭代的进步,只不过拿其它厂商的制程工艺进行横向比较时,才能发现其中的端倪。

芯片制造商们之所以一个接一个的玩“数字游戏”,主要是希望在制程工艺命名上跟上友商,在产品宣发和销售时不至于陷入被动的局面,让采购芯片的厂商更好的宣传,让消费者体验到芯片制程换新的感觉。

厂商们的这一招不可谓不高,对于换新速度越来越快的智能手机来说,如何让消费者感受到这是一款新产品显得十分重要。英特尔未来还要给高通代工芯片,现在先期布局制程工艺命名方式,培育消费者的认知理念,既有利于后期为代工高通,也有利于自己的产品宣发。

结语

高端芯片制造是当前准入门槛最高的行业之一,目前能够达到10纳米技术水平的厂商并不多,仅有英特尔、台积电和三星,许多原来的芯片制造商,有的卡在某个技术节点上无法突破而选择放弃,有的专注于自己的领域没有继续突破,而有的因为一些不稳定因素没办法获取关键资源或配件,还在积极寻找突破的方法。

回到问题的核心,我们真的都喜欢“美化”的芯片制程数字吗?作为普通消费者,我们的确希望看到更多新东西,但当我们拿到具体的产品时,可能伴随着希望的破灭,应用上新制程工艺后的芯片,最终没有发挥出我们所期待的水平,这些就是“美化”过后的现实。对于整个芯片制造行业而言,过度的芯片命名游戏,不利于厂商间的良性竞争,最终受害的是芯片制造商、芯片采购商和广大消费者。