在與五角大樓簽署快速保證微電子原型 RAMP-C 項(xiàng)目第一階段兩年半后，英特爾加深了與國防部的合作關(guān)系。英特爾、五角大樓和由 CHIPS 法案資助的國家安全加速器計(jì)劃現(xiàn)已同意合作，生產(chǎn)只能在歐洲或亞洲制造的先進(jìn)芯片制造工藝的早期測試樣品。作為新聞稿的一部分，該芯片制造商今天早些時(shí)候表示，通過 RAMP-C，美國政府將能夠首次獲得領(lǐng)先的芯片制造技術(shù)。

RAMP-C 計(jì)劃的第三階段將涵蓋采用英特爾未來 18A 制造工藝制造的原型。這些高端芯片制造工藝通常由消費(fèi)處理器使用，因?yàn)樗鼈兪褂么罅康墓β蕘磉\(yùn)行計(jì)算和圖形密集型應(yīng)用程序。

為國家安全應(yīng)用制造 18A 芯片是英特爾與其 DIB（國防工業(yè)基地）客戶合作的一部分。該名單包括承包商諾斯羅普·格魯曼 (Northrop Grumman) 和波音 (Boeing)，以及消費(fèi)者公司微軟 (Microsoft)、英偉達(dá) (NVIDIA) 和 IBM，這家總部位于加州的芯片制造公司正在與這些客戶合作開發(fā) 18A 芯片制造技術(shù)。

該技術(shù)是英特爾的下一代工藝節(jié)點(diǎn)，根據(jù)公司高管此前的說法，其前身即20A工藝預(yù)計(jì)將于2024年投入生產(chǎn)。英特爾去年年底還分享了 18A 的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，當(dāng)時(shí)首席執(zhí)行官帕特里克·基辛格 (Patrick Gelsinger) 透露，18A 工藝已提前完成。


英特爾押注18A工藝

18A 制程是英特爾重回技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位的加速路線圖中的第五個(gè)節(jié)點(diǎn)，雖然實(shí)際并沒有采用 1.8nm 的制程工藝，但是英特爾卻表示自家的 18A 制程在性能以及晶體管密度上相當(dāng)于友商的 1.8nm 的工藝。此前，Intel 7 制程已用于 Alder Lake 和 Raptor Lake CPU，Intel 4 則在去年年底隨 Meteor Lake 芯片面世。預(yù)計(jì)今年晚些時(shí)候，Arrow Lake CPU 系列將采用 20A 制程，而 18A 制程則將在 2025 年推出。

18A 制程如此重要，部分原因在其引入了先進(jìn)的“背面供電”技術(shù)，也被英特爾稱為 PowerVia。簡而言之，這項(xiàng)技術(shù)能夠從芯片的背面而不是正面為晶體管供電。

Gelsinger 去年解釋了這項(xiàng)技術(shù)的意義。傳統(tǒng)制程中，供電線路需要穿過位于晶體管頂部的多層布線和互連層，這會造成干擾問題。背面供電技術(shù)可以解決許多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和芯片規(guī)劃難題，并允許制造更粗的金屬層，從而改善供電效率。Gelsinger 稱該技術(shù)堪稱芯片行業(yè)的“哈利路亞”時(shí)刻。

除了技術(shù)上的優(yōu)勢，18A 制程也是英特爾雄心勃勃的“2030 年成為全球第二大晶圓代工廠”計(jì)劃的核心。目前，臺積電是全球最大的晶圓代工企業(yè)，三星緊隨其后。英特爾希望通過 IFS (Intel Foundry Services) 部門搶占三星第二的位置，而 18A 制程被認(rèn)為是吸引客戶的重要砝碼。

目前，微軟已經(jīng)成為 18A 制程的客戶，愛立信、西門子等公司也表示了興趣。但英特爾能否持續(xù)為這些新客戶提供滿足需求的產(chǎn)品，并吸引更多客戶，還有待觀察。


臺積電如何應(yīng)對？

事實(shí)上，積極與臺積電競爭先進(jìn)制程的英特爾，其CEO在推動重返晶圓代工服務(wù)上，準(zhǔn)備以4 年發(fā)展5個(gè)節(jié)點(diǎn)制程的計(jì)劃，也就是分別完成Intel 7 及Intel 4制程之后，預(yù)計(jì)將在2023年底前進(jìn)入Intel 3 制程，2024 年上半年推進(jìn)Intel 20A 制程，以及在2024 年下半年推進(jìn)Intel 18A 制程。這樣的計(jì)劃，將使得英特爾的先進(jìn)制程技術(shù)能在2025 年重返晶圓代工的技術(shù)龍頭。

如果從現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝來看，英特爾的Intel 7實(shí)際上是自己的10nm技術(shù)，但表示可以和三星以及臺積電的7nm媲美；Intel 4的意思當(dāng)然就是可以和臺積電的5nm以及4nm比肩了。按照這個(gè)說法，英特爾是希望自己的Intel 3能達(dá)到臺積電3nm的水準(zhǔn)，至于20A和18A實(shí)際上就無法這樣計(jì)算了，畢竟這只喊口號也無法讓英特爾快速邁入2nm的工藝。

對此臺積電表示，臺積電N3制程技術(shù)，在包括PPA 電晶體技術(shù)上，已經(jīng)都是業(yè)界最先進(jìn)的技術(shù)。而且，N3制程技術(shù)在有優(yōu)秀的良率下，根據(jù)已公布的第三季財(cái)報(bào)顯示，3nm制程出貨占臺積電2023 年第三季晶圓銷售金額6%。預(yù)計(jì)接下來在高性能運(yùn)算、智能型手機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的支持下將會有強(qiáng)勁需求。整體來說，2023年3nm將貢獻(xiàn)全年晶圓營收的中個(gè)位數(shù)（即4%-6%）百分比。

臺積電強(qiáng)調(diào)N3制程技術(shù)家族中，將陸續(xù)推出N3E、N3P、N3X等改良型制程。其中N3E為3nm家族的延伸，具備強(qiáng)化的效能、功耗和良率，將為高性能運(yùn)算和智能手機(jī)相關(guān)應(yīng)用提供完整的支持平臺。目前N3E已通過驗(yàn)證并達(dá)成效能與良率目標(biāo)，預(yù)計(jì)在2023年第四季量產(chǎn)。除此之外，臺積電也將進(jìn)一步持續(xù)強(qiáng)化N3制程技術(shù)，包括N3P 和N3X 等制程。

魏哲家指出，觀察到N2制程技術(shù)在高性能運(yùn)算和智能手機(jī)相關(guān)應(yīng)用方面所引起的客戶興趣和參與，與N3制程技術(shù)在同一階段時(shí)不相上下，甚至更高。臺積電的2nm制程技術(shù)在2025 年推出時(shí)，在密度和能源效率上都將會是業(yè)界最先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)。而N2制程技術(shù)研發(fā)進(jìn)展順利，也將如期在2025 年進(jìn)入量產(chǎn)。

臺積電的N2制程技術(shù)將采用Nanosheet電晶體結(jié)構(gòu)，這一技術(shù)展現(xiàn)了絕佳的能源效率，這使得N2制程技術(shù)將效能及功耗效率提升一個(gè)等級，以滿足日益增加的節(jié)能運(yùn)算需求。根據(jù)臺積電的規(guī)劃，目標(biāo)是在2025年下半年推出背面電軌供客戶采用，并于2026 年量產(chǎn)。隨著臺積電持續(xù)強(qiáng)化的策略，N2及其衍生技術(shù)將進(jìn)一步擴(kuò)大臺積電的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

按照臺積電的說法，英特爾哪怕明年出現(xiàn)的Intel 18A制程其實(shí)也只能算是3nm的工藝，而且臺積電有信心在技術(shù)上強(qiáng)于英特爾。