牛人对intel的22nm 3D晶体管工艺的解读- Samsung, 半导体, 晶体管, Intel, 博士

pengpengpang

大学计划这个工种挺好，碰到自己不太明白的问题，直接发一个email给某个领域处于牛A和牛C之间的教授，就懂了。 intel的22nm 3D工艺牛，到底牛到什么程度，到底对业界有神马影响，俺也搞不太清楚。这不，一封email全搞定了。以下是他的回信，给想知道更多技术细节的童鞋们参考：
谢博士（Kevin:）
这个新闻的震撼力非常大，其意义在于：
（1）首先，世界上在Process、Technology、Fab方面的第二牛比 IBM已经被Intel远远落在后面：2年。2年对半导体意义巨大。TSMC、GlobalFoundry、Samsung等大型的Fab代工厂已经越来越力不从心。这也是为什么TI、AMD果断放弃FAB的原因。
（2）由于Intel在工艺方面的超前性，越来越多的猜测涌现出来，同时业界也认为：Intel的Fab迟早要走向代工，也就是Intel的Fab开放出来，给Fabless公司譬如Xilinx制作芯片。只有这样，世界才能享受最新技术带来的super computing。目前Intel已经给一个FPGA Startup做22纳米的代工（有可能被Intel收购，因为附加FPGA的reconfigurable Computing是趋势）。这个新闻我最初发出来来过给大家。第二target可能是Apple，也就是未来Apple的芯片将是Intel加工的。
（3）3D Tri-gate的出现大大延续了摩尔定律。预期22nm节点的各种替代技术譬如CNFET（碳纳米晶体管）、NanoPrint（一种替代光刻的技术）也在22nm被抛弃。22nm超低功耗的实现是通过：1。沿用了45nm出现的高K金属栅，大大降低了栅极泄露；2。3D栅结构大大增强了栅对沟道的控制，沟道的全耗尽大大降低了BTBT泄露等；22nm超高速的实现是通过：1。沿用了Intel的应力GeSi技术，大大增强强了沟道载流子的漂移速度；2。采用3D栅，使得晶体管的Threshold Voltage得到有力控制。等
现在回答你的问题：和ARM有关系吗？我们从两个方面来谈论：
（1）Architecture：Intel的x86架构与ARM架构是不同的。Intel的是面向general computing的，流水线的深度、各种复杂的Cache考虑等等必将决定他的架构是一个复杂的、面向super computing的架构，必将带来很大的overhead。ARM不同，是面向嵌入式的、超低功耗的设计。所以从架构上来说：ARM是一个比Intel x86优越的低功耗架构。这就是为什么Intel的Atom如何调整，都做不到ARM芯片的超低功耗，我是说同一个technology node，大家都用65nm或者45nm技术加工。
但是：
（2）基于ARM的芯片是不能使用Intel的fab制造的，也就是他不能享受Technology aggressive scaling带来的速度提升与功耗降低。也就是ARM的芯片目前最多用45nm或者不太成熟的32nm技术制造。但是Intel的Atom可以用22nm制造。所以22nm的ATOM应该对ARM的超低功耗带来巨大的挑战。
如果Intel在嵌入式CPU ATOM的架构上果断抛弃x86架构，那么他可以从Architecture与Technology两个方面同时获益。这也是intel tick－tock模型的基础。
在嵌入式CPU领域，Intel与ARM是永远的对手，不存在合作关系。
在芯片制造领域，Intel最多是ARM的间接合作伙伴。注意：ARM从来不制造芯片的，也就是说ARM都不是Fabless公司which has and sells its fabricated chips，它仅仅是一个IP授权商。Intel与ARM的间接合作是通过ARM的IP购买商产生的。譬如Apple的产品里面运用了ARM作为SOC的一部分，Apple希望Intel制作Apple的SOC芯片，这个时候Intel间接的和ARM产生了关系。
谣传中的Apple用Intel做代工，这个代工业务很有可能是制作Apple自己设计的芯片，不含ARM，因为Apple已经在早些年收购了一个CPU公司，最新版本的Mac以及智能终端就可能用传说中的Apple的A5 Processor。
此外Intel一旦对外开放了代工业务，对TSMC的冲击肯定很大。因为在technology方面，TSMC还不是Intel的对手。但是这个冲击应该不是瞬间产生的，Xilinx、Quacomm、Broadcom等fabless公司对TSMC的technology比较熟悉，要消化使用新的Intel的technology是需要时间的。