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虎嗅网|英特尔退位，台积电称王( 二 )


“台积电已经取代英特尔 ， 成为这个超过4000亿美元市场的中心和风向标 ， 美国芯片时代已经结束了 。 ”一位彭博分析师沮丧地指出 。
错过EUV ， 抢回时代
在半导体行业 ， 技术门槛 ， 某种程度上决定着收入门槛 ， 制造工艺更是如此 。
历史上 ， 制程工艺升级的每一个重要技术节点 ， 都伴随着大量企业拔地而起 ， 也会有大量企业就此消亡 。 就连台积电在走到0.15微米制程节点 ， 因没有及时掌握铜布线技术 ， 导致大量订单被抢 ， 遭受过外界自成立以来的最大质疑 。
而错过EUV（极紫外光刻）技术 ， 就是英特尔在10nm制程节点遭遇的一场“劫难” 。
工艺的升级与摩尔定律有关：一块集成电路上可容纳的晶体管数目 ， 约每隔18~24个月便会增加一倍 ， 性能也将提升一倍 。
因此 ， 从14nm、7nm再到5nm ， 每一次缩短芯片制程（单位：微米μm、纳米nm） ， 相当于在一块同等大小的芯片上 ， 塞进更多晶体管 。 这样可节省更多时间和能量 ， 运行效率也就更高 。
但这也意味着 ， 制造工艺的难度将呈指数级变大 。 新技术的“掺入” ， 成为缩小制程数字的关键 。
在EUV技术被采用前 ， 各大晶圆厂光刻晶圆的方法是采用DUV（深紫外线） 。 但这项技术在缩进制程到DUV25nm时 ， 就停滞不前了 。
不过 ， 实力强大的英特尔凭借双工作台模式（自校准双重图形） ， 又利用DUV技术把制程往前推到了10nm ， 但这已到达极致 。
这个时候 ， 业内普遍认为只有EUV技术 ， 能够满足10nm以下的晶圆制造 ， 甚至可以向5nm、3nm冲刺 。
但是EUV需要极为精准的光源 ， 整个光刻过程实现难度极高 。 在2019年之前 ， 仍无一家晶圆厂完全掌握这项关键技术 。
然而 ， 就是在10nm这个关键制程节点上 ， 一直跑在最前面的英特尔 ， 却选择了与台积电以及三星截然不同的技术路线——
为了绕过EUV ， 他们采用了最新工艺——自校准四重图形(SAQP)技术 。 此外 ， 他们也在互连层启用了一种叫做“钴”的材料做导线 ， 替代了“铜”这种成熟材料 。 2017年 ， 他们在IEEE国际电子组件会议(IEDM)高调展示了这些技术 ， 以彰显自己是多么与众不同 。
而3年过去 ， 结果说明了一切 。
截止目前 ， 只有在2019年取得EUV技术重大突破的台积电 ， 具备了数据还不错的10nm以下芯片产量和功率特性 。 而另一家使用EUV技术的三星一直被传产量存在问题 。
“14nm用自校准双重图形时 ， 一开始的产量很差 ， 所以才造成了两个季度的延迟 。 但后来所有问题都慢慢解决了 ， 所以问题才不严重 。 ” 一位行业人士透露 ， 14nm的延迟自然影响到了10nm ， 但制程技术问题一直是最大的隐患 。
而那时 ， 恰逢英特尔拼了老命都要挤入移动市场 ， 啥都想做 。 所以 ， 工程师们那时接到的“命令”是 ， 要做出可以适配移动设备、电脑以及服务器的一系列产品 ， 而且一定要比竞争对手好 。
“为了达到管理层设定的目标 ， 制造团队就必须更有创造性 。 为了实现目标 ， 他们采用了一堆‘前无古人后无来者’的新生产技术 。 除了SAQP和钴 ， 还用钌做衬垫 ， 用钨做触点……
然而这些尝试几乎都没有成功 。 就拿材料来说 ， 相比铜 ， 钴的延展性和导热性很差 ， 而且极其脆弱 ， 导致晶圆上的电压极其不稳定 ， 进一步降低了性能和功耗 。 ”
【虎嗅网|英特尔退位，台积电称王】一堆新技术的混合调制 ， 成了将10nm工艺推入深渊的炸弹级操作 。
有工程师透露 ， 2018年英特尔10nm芯片刚量产时 ， 实际良率低于1% ， 功耗甚至高于22nm 。
“从决定半导体行业发展的本质来看 ， EUV决定了英特尔与台积电之间的成败 。 ”
2018年12月 ， 英特尔终于对外改口 ， 只要EUV技术成熟且成本大幅降低 ， 他们就会使用EUV技术生产7nm芯片 。 但这个模糊的说法遭到了当时分析机构的质疑 ， 因为他们彻底错过了2016~2018年台积电、三星等企业大力研发EUV技术的黄金时期 。


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