英特尔与台积电在先进制程技术的竞争中展开激烈角逐
随着英特尔推出A14工艺,全球两大晶圆厂巨头——英特尔和台积电,在先进制程技术领域展开了激烈的竞争。这场竞争主要围绕架构、EUV光刻技术和晶体管设计等方面展开。
台积电的技术进展
台积电正在从FinFET技术向Nanosheet架构转型,并探索垂直堆叠的NFET和PFET器件(CFET)作为微缩技术的候选方案。此外,沟道材料的突破也助力尺寸微缩和功耗降低。台积电在2023年IEDM上展示了首款栅极间距为48纳米的CFET晶体管,并在今年的IEDM上展示了最小的CFET反相器,该器件在1.2V电压下展现了均衡的性能特征,标志着CFET技术发展的重要里程碑。
台积电还首次展示了类似N2技术的堆叠纳米片架构中单层沟道的电性能,并开发了工作电压为1V的反相器。公司计划继续开发新的互连技术,包括降低通孔电阻和耦合电容的新通孔方案,以及降低铜线电阻的新铜阻挡层。同时,台积电也在研究具有气隙的新型金属材料和插层石墨烯,以降低互连延迟。
英特尔的技术进展
英特尔即将推出的14A工艺节点(计划于2027年进行风险生产)宣称功耗将降低高达35%。英特尔展示了其全新的Turbo Cell技术,这是一种可定制的设计方法,旨在提供最高的CPU频率并提升GPU中关键速度路径的性能。14A和14A-E节点是继18A节点之后的新一代节点,性能功耗比将比18A节点提升15%至20%。
英特尔的14A节点晶体管密度比18A节点提高了1.3倍,并对RibbonFET晶体管进行了改进,现在称为“RibbonFET 2”。Turbo Cells通过增加短库的晶体管驱动电流来提高性能,同时保持高密度排列以实现最佳面积效率。英特尔表示,Turbo Cells最终可用于将速度更快、功耗更低的单元与同一设计模块内的节能单元混合,从而为任何给定的用例创建功率、性能和面积(PPA)的适当平衡。
High NA EUV的选择
台积电似乎将放弃在其A14工艺中使用高数值孔径EUV光刻设备,而是采用更传统的0.33数值孔径EUV技术。台积电认为,使用高数值孔径EUV的成本可能会比传统EUV方法高出2.5倍,这将大大提高A14节点的生产成本。相反,台积电将专注于0.33 NA EUV,并使用多重曝光技术来保持设计复杂度,降低生产成本。
英特尔则坚持在其即将推出的14A工艺中使用新的高NA EUV芯片制造设备,尽管成本效益方面一直存在质疑。英特尔已在其俄勒冈州工厂安装了第二台高数值孔径EUV光刻机,但该技术仍在开发中,尚未投入生产环境。英特尔表示,两种生产流程的良率相同,这意味着即使高数值孔径EUV开发遇到障碍,也不会对产品上市时间造成严重影响。
英特尔在10nm节点上遭遇了诸多失败,最终导致其失去了对台积电的芯片制造领先优势。为了避免重复过去的错误,英特尔决定开发替代的Low NA生产流程,并在18A节点开发了全新的背面供电系统和环栅晶体管(GAA),以降低其他类型进步的风险。