作者:计红梅 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/9/27 10:14:20
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巨头的反击:英特尔宣布“摩尔定律不死”

英特尔10纳米晶圆全球首次公开亮相

8月12日,在中国科技馆举行的理解未来系列讲座上,全球计算机领域知名学者、美国加州大学计算机系校长讲席教授丛京生表示,随着芯片制造商的电路精度越来越高,遵循了几十年的以摩尔定律为中心的行业研究规划蓝图将面临必要的改变。未来,晶体管数量以及芯片的处理能力将会不再局限于摩尔定律的设定中。

这一论断在学术圈中再度引发波澜。

实际上,近年来,“后摩尔时代当何去何从”是学术界和产业界都热衷讨论的话题。特别是当三星、台积电率先宣布使用 10 纳米技术量产芯片,而作为摩尔定律提出者的英特尔公司却一直保持缄默的时候,“摩尔定律走向终结”的论调一度甚嚣尘上。

然而,9月19日,在“英特尔精尖制造日”活动上,英特尔公司执行副总裁兼制造、运营与销售集团总裁Stacy Smith,英特尔高级院士马博(Mark Bohr)等掌控着该公司目前工艺与制造领域权威话语权的高层领导集体亮相,并斩钉截铁地表示,“摩尔定律不会死亡。”

彰显实力

“摩尔定律对我们来讲意义非凡。”在当天的演讲伊始,Stacy Smith便坦承摩尔定律对英特尔的重要性。

在稍后接受记者采访时,Stacy Smith对此作了解释。他表示,从PC领域到数据计算领域,再到一个更加智慧互联的市场,英特尔正在经历非常大的变化。而在这一变革过程中,一直遵循摩尔定律向前发展的英特尔精尖制造团队以及英特尔在精尖制造领域的领导力对于这一转变至关重要。“我们致力于打造更强性能、更多功能、更具能效的产品。这是我们精尖制造以及事业部存在的重要意义所在,也是英特尔核心的竞争优势。”

1965年,英特尔创始人之一戈登·摩尔发表了他观察的结果:芯片上的晶体管数量每隔24个月将增加一倍。这一观察长期以来成为电子制造产业链的“金科玉律”。它同时也意味着,半导体行业的产品性能每两年会翻一倍,每个晶体管的成本也随之下降。

而对于摩尔定律是否会终结这一问题,Stacy Smith表示,早在1990年,当晶圆上的晶体管大小达到用以印刷它们的光的波长(193纳米)时,物理学界就明确指出:我们不能再向前推进了。然而,一路走来,英特尔通过发现挑战所在,各个击破解决问题,不断突破各种障碍。“25年后的今天,我们依旧在推动摩尔定律的发展。这一问题对我们而言一直都在面对:摩尔定律是否会失效,答案是肯定不会。” Stacy Smith说。

也许是因为长期以来在摩尔定律方面的权威遭遇了挑战,在三星和台积电等友商屡屡宣称它们已经在摩尔定律之路上走在了前面的时候,一直秉持着低调、务实的“工程师”作风的英特尔此次忍不住了,显得霸气侧漏。“老虎不说话,以为是病猫。”英特尔公司全球副总裁兼中国区总裁杨旭的这句话成为活动期间举行的新闻发布会上的金句。

而马博也毫不隐晦地直指友商,“最近,也许是因为制程进一步的微缩越来越难,一些公司背离了摩尔定律的法则。即使晶体管密度增加很少,或者根本没有增加,但他们仍继续为制程工艺节点命新名。结果导致这些新的制节点名称根本无法体现位于摩尔定律曲线的正确位置。”

英特尔认为,通过采用一个曾经流行但一度“失宠”的计算公式(它基于标准逻辑单元的晶体管密度,并包含决定典型设计的多个权重因素),行业可以厘清制程节点命名的混乱状况,从而专心致志推动摩尔定律向前发展。而按照这一算法,友商10纳米的制程技术晶体管密度只相当于英特尔14纳米制程晶体管密度,却晚于英特尔14纳米制程三年。因此,结论是,英特尔继续保持着行业的领先地位,至少领先三年的时间。这也就是说,当英特尔的同一个技术很成熟的时候,其他的友商则可能刚刚进入这个领域。

拓展战场

摩尔定律的“存在感”主要体现在两个方面,一是成本持续降低,二是性能不断提升。为此,英特尔可谓殚精竭虑。其努力之一是,拓展代工市场。

Stacy Smith表示,10多年前大约18家公司有自己领先的晶圆厂,但现在已变成了4家,其中只有两家公司真正拥有一体化的器件生产能力。“这确实是非常困难的一个技术领域”。而它却为英特尔满足摩尔定律的需求提供了有利条件。

半导体行业的投资成本很高,建设一个现代化的晶圆制造厂至少需要100亿美元。而要想获得回报,就必须把工厂的全部产能都调动起来。不过,要做到这一点,却需要足够的技术储备,而英特尔恰巧拥有这样独特的竞争力。正因为此,拓展代工市场成为英特尔在现有空间下降低生产成本的路径之一。

英特尔技术与制造事业部副总裁、英特尔产品(成都)有限公司总经理卞成刚向《中国科学报》记者“科普”道,英特尔之所以开放代工业务,是“感觉在遵循摩尔定律方面还没有实现最大的经济效益,从某种程度来讲,没有帮到其他想要用最新的技术开发自身产品的一些公司,特别是一些快速成长中的创新型公司。”

此时,中国市场的重要性日益凸显,“因为中国恰恰集聚了大量这样的公司,他们需要用最新的技术把自己的产品生产出来。” 卞成刚说。

Stacy Smith也表示,“英特尔进入中国已经32年,在华投资超过130亿美元。中国对我们来说是至关重要的一个市场。”

在2016年8月于旧金山举行的英特尔信息技术峰会(IDF)上,英特尔晶圆代工宣布与Arm达成协议,双方将加速基于英特尔10纳米制程的Arm系统芯片开发和应用。作为这一合作的结晶,在9月19日的活动上,英特尔在全球首次展示了Arm Cortex-A75 CPU内核的10纳米测试芯片晶圆。这款芯片采用行业标准设计流程,可实现超过3GHz的性能。

创造未来

英特尔既有的芯片技术发展战略被称为“Tick-Tock”模式,其内涵是工艺提升和微架构革新隔年交替进行。然而,从14纳米开始,这一周期拉长了。

英特尔公司全球副总裁、逻辑技术开发部联席总监白鹏告诉记者,未来从产品策略上英特尔不会回到Tick-Tock模式。“从技术节奏角度讲,14纳米和10纳米,我们迈的步伐大了一点,所以时间也长了一点,将来还是会维持在两到三年这个节奏。”

卞成刚透露,现在英特尔内部已经将Tick-Tock模式转变为APO的模式,即“架构+制程+优化”。他表示,随着制程难度的加大,摩尔定律的每一代在功耗、性能等方面可以优化和提升的空间很大,所以会出现14nm+,10nm++这样的情况。通俗点讲,就是“好不容易开发一个技术,肯定要把它赚足了。”也正因为如此,英特尔后期每一代制程的周期在拉长。

纳米线晶体管、III-V 材料、极紫外(EUV)光刻技术……在当天的活动上,马博透露了英特尔前沿研究部门资助多家高校和学术机构,共同开展的多种前沿研究课题。

他表示,到目前为止,英特尔并没有看到所谓的摩尔定律走到尽头的趋势。但是不管怎样,如果有一天需要选择超越CMOS技术的话,鉴于他们已经在进行的前沿技术探索,“We are ready(我们是就绪的)”。

而在Stacy Smith看来,马博的说法还可以这样理解,即“对英特尔而言,我们不仅仅做到预测未来,我们还要创造未来。”

 
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