Intel foundry能否实现赶超？

Intel正在努力夺回半导体工艺威廉希尔官方网站 的领先地位。它正在取得一些进展，但挑战也层出不穷。

Intel正在foundry上努力追赶与TSMC和Samsung的差距。

Intel在爱尔兰Leixlip的Fab34工厂已启动，并开始量产4nm芯片。另外，有人猜测TSMC可能会将其在台湾的2nm工艺推迟到2026年。

自2021年2月Pat Gelsinger重返Intel以来，他在威廉希尔官方网站 实现和财务业绩方面一直许愿不断，却无法达成目标。如果Gelsinger不尽快取得实际进展，而Intel又持续在销售额上不济，那么整个Intel项目就可能开始瓦解。

在Gelsinger回归之前，人们已经清楚地看到，自从Andrew Grove担任CEO以来，Intel以往对工程威廉希尔官方网站 的不懈关注已经松懈，而这一直是Intel在计算机处理器业务领域占据优势地位的基石。

然而，Intel先后多次推迟推出基于14nm和10nm FinFET工艺节点的产品，导致其在foundry威廉希尔官方网站 上落后于TSMC和Samsung。这也意味着x86的fabless竞争对手AMD可以通过使用TSMC的foundry，以工艺制程优势向市场推出处理器。结果，如今AMD的市值超过了Intel。

与此同时，随着Intel收购采用TSMC服务的fabless初创公司，Intel发现自己正逐渐沦为fab-lite。

肩负使命的CEO

Gelsinger回来了。他曾在Intel担任CTO，后被任命为CEO。从他到任的那一刻起，他就清楚自己的使命是重振Intel的foundry。他提出了Intel Foundry战略。但是，Intel要想重新获得世界一流的制造能力，就需要一个积极的威廉希尔官方网站 发展计划。

2020年8月，Intel聘用的爱尔兰工程师Ann Kelleher被提升为威廉希尔官方网站 开发管理者。她的任务是在四年内推出五个节点。这是前所未有的研发速度，但这也是Intel追赶对手必要的。

上周，Gelsinger和Kelleher都在Leixlip参加了Fab34的开工仪式，并象征性地将“Intel 4”工艺移交给运营部门。位于爱尔兰Leixlip的Fab34是Intel的Intel 4制造工艺卓越中心。

“Intel 4”是过去的7nm工艺，但由于Intel认为它在能力上更接近其竞争对手的4nm工艺，因此更名为“Intel 4”。Intel 3之后是“Intel 20A”和“Intel 18A”，其中“A”指的是测量单位“angstrom”，即纳米的十分之一。

根据Kelleher的说法，这意味着5个节点中的2个已经成功交接。她在开幕式上说：“Intel 4已经完成：tick”。Intel 3即将问世。它做得非常好。Intel 20A和Intel 18A也进展顺利。”

当然，TSMC和Samsung已经开始了3nm的生产，TSMC在新竹、台中和高雄建设2nm晶圆厂的计划也在紧锣密鼓地进行。

2nm工艺推迟

‍‍ 然而，台湾有报道称，TSMC的2nm制程的主要工厂新竹宝山工厂的建设正在放缓。新竹宝山工厂原本预计在2024下半年开始所谓的2nm芯片风险生产，并在2025年开始量产。报道称，由于半导体行业对前沿工艺的需求疲软，以及主要客户的意图不明，TSMC正将2nm工艺的量产时间推迟到2026年。

与此同时，Intel声称其下一个节点“Intel 3”将于今年“准备就绪”，这实际上意味着2024年上半年就能实现量产。

据说，Intel 20A“有望”在2024年投入生产，而18A也将在同年引入。

那么，这是否意味着Intel可以一举赶上并超越TSMC和Samsung呢？也不尽然。

GAA

‍‍

比起2nm工艺，更重要的是可能是GAA（gate-all-round）威廉希尔官方网站 的引入。这是自2011年推出FinFET以来芯片架构的首次重大变革。

而Samsung已在其3nm工艺上采用了GAA威廉希尔官方网站 ，该工艺在2022年中期推出。据报道，Samsung foundry早期的3GAE良率为10%-20%，且改善缓慢。2023年初，又有消息称良率“完美”，但没有明确说具体数据是多少。

TSMC将在2nm工艺上采用GAA工艺，有消息称，该工艺可能要到2026年才会量产，而Intel声称其GAA工艺（称为RibbonFET）将在2024年上半年做好生产准备。Intel的设计有四个堆叠的纳米片（nanosheet），每个纳米片周围都有一个栅极。Intel声称，这种设计可以实现更快的晶体管开关，同时使用与多个鳍片相同的驱动电流，但面积更小。

20A还将引入背面配电威廉希尔官方网站 。TSMC计划到2026年才会采用这种威廉希尔官方网站 。将晶体管的功率传输与晶体管之间的信号传输分离，据称这会产生许多好处。它能使晶体管阵列更密集，信号路径更短，工作频率更高，而且由于互连电阻和电容更低，功耗更低。

但这种重大变化也会带来了问题和延误。正如Future Horizons的Malcolm Penn最近断言的那样：谁能率先完善GAA的引入，谁就将“在未来十年内拥有芯片制造”。

正如我们所见，Samsung、TSMC和Intel都有机会在2nm GAA节点上取得领先。而TSMC推迟推出2nm工艺的决定可能会是Intel的一个机会窗口。

制造正确的芯片

‍‍‍

不过，还有一件事需要考虑。

能够在2nm工艺下制造数十亿晶体管集成电路是一回事，生产什么又是另一回事。在传统计算市场上，Intel一直受到来自AMD x86处理器和Arm架构处理器的竞争。Intel很早就与Apple Mac失之交臂，而Arm又在服务器中获得越来越多的关注。

数据中心市场正在转向Nvidia GPU和定制化的加速器ASIC的组合，所需的x86通用处理器在相应减少。而这些领先的ASIC目前正由TSMC和Samsung代工。

Intel试图通过收购Tower Semiconductor在foundry市场站稳脚跟，最终却因监管审核的问题未能成形。

Ann Kelleher可能是工程界的英雄，她需要在四年内完成推出五个节点的壮举，但这并不足以让Intel起死回生。Intel不仅需要成为领先的foundry，还需要重新学习如何设计和制造客户所真正需要的领先半导体威廉希尔官方网站 。TSMC之所以延迟是出于客户实际需求情况。而这些客户恰恰是Intel没有的。