高芯圈 芯片半导体资讯网 英特尔将在三年后打败台积电?

英特尔将在三年后打败台积电?

作者:匿名    来源:未知   
浏览:710    发布:2022-04-26 08:35:29

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据Anadtech报道,过去几年,英特尔一直在经历公司制造扩张的重要时期。


尽管芯片巨头最近在俄亥俄州和德国宣布的新设施引起了很多关注,这是可以理解的——尤其是考虑到它们对英特尔的代工服务计划的重要性——但英特尔一直在努力扩大现有设施以供自己使用。该公司开发下一代 EUV 和 Gate-All-Around 型晶体管 (RibbonFET) 不仅需要创建和完善底层技术,而且还需要更多空间。


为此,英特尔今天在俄勒冈州为公司的主要开发工厂 D1X 的 Mod3 扩展举行了盛大的开幕式。此次扩建于 2019 年首次宣布,是自 2010 年 D1X 初始建设以来英特尔主要开发工厂的第三次此类 mod (module) 和第二次扩建。(半导体人才招聘网


但除了大张旗鼓之外,该工厂的最新模块对英特尔来说是一个真正重要的Mod:它不仅为工厂增加了 270,000 平方英尺的洁净室空间——将 D1X 扩大了约 20%——而且它是唯一的工厂Mod。大到足以支持英特尔将从其 18A 工艺开始使用的高数值孔径 (High NA) EUV 工具——ASML 即将推出的 TWINSCAN EXE:5200 EUV光刻机 ,这个设备比英特尔用于其第一代 EUV 工艺(Intel 4/Intel 3)的 NXE 3000 系列 EUV 设备大得多。它是如此之大,以至于 D1X 的天花板太低而无法容纳机器,更不用说支撑其重量的地板了。


因此,可以说Mod3 的构建在很大程度上是为了这台大型机器。


同时,虽然 D1X-Mod3 直到今天才正式宣布开放,但英特尔自去年 8 月以来已经将关键设备转移到 Mod3中。因此,今天的开幕式是该Mod的正式发布,因为它的一部分已经设置好(如果尚未使用)。尽管如此,根据英特尔的说法,即使有了这样的领先优势,该公司预计将在一年内继续使用工具,特别是当他们引入剩余的低优先级工具时。


除了向媒体介绍 D1X-Mod3 的开幕式外,英特尔还利用他们最新的新闻发布会让大家快速了解英特尔开发路线图的最新更新。严格来说,这并不是什么新鲜事——因为所有这些都是在 2 月份的英特尔 2022 年投资者会议上首次宣布了。但是,这是英特尔第一次让技术媒体而不是投资者来了解其开发工作的现状。


这里的大新闻是英特尔正式提前了在英特尔 18A 节点上制造的开始日期。Intel的第二代“埃”节点原本预计在2025年;但现在该公司将其提高了半年,到 2024 年下半年。


因此,英特尔的路线图现在看起来像这样:


由于该公司计划在今年晚些时候推出其首个 EUV 工艺 Intel 4 做,从 2023 年下半年开始,英特尔的路线图开始显得非常紧凑。当年下半年,Intel 3 将投入生产,这是英特尔的增强的 EUV 工艺。与此同时,Intel 20A 可能会在 6 个月后投入生产。20A 是英特尔的第一个“埃”节点,其中包含了他们的全栅极型“RibbonFET”FinFets 以及 PowerVias。


最后,英特尔的开发简报还包括确认英特尔正在采用纯内部“降低测试风险”节点作为其 PowerVia 技术开发流程的一部分。测试节点的目的是通过允许英特尔独立于 RibbonFET 开发和测试 PowerVias 来消除Intel 20A 工艺的全部风险。在这种情况下,测试节点在前端使用英特尔成熟的 FinFET 技术,同时在后端使用 PowerVia 的测试版本。虽然他们尚未针对 RibbonFET 宣布此类节点,但即使不存在这样的节点,不也必在 20A 上与 RibbonFET 一起调试第一代 PowerVia 仍然是流程的简化,因为它允许英特尔半独立地追求这两个元素,并在此过程中互相学习。


与英特尔过去开发主要新制造节点的方式相比,这是一个重大变化,甚至他们也是第一个承认这一点的人。英特尔的 10nm 问题在很大程度上是由于一次将太多的技术变化捆绑在一起,再加上特征尺寸的非常激进的缩减造成的。将这些东西分成更小、更频繁的制造节点更新是英特尔未来降低这种风险的一种方式。现在有了一个用于 PowerVia 开发的内部测试节点,他们的目标是进一步降低风险,以便能够在 2024 年上半年同时推出 RibbonFET 和 PowerVia,作为英特尔 20A 的一部分。


晶圆厂放缓,英特尔迎来机会


在今年2月的投资会议上,英特尔CEO基辛格在接受台湾经济日报采访的时候表示,自己的2纳米芯片将在2024年实现量产,这将早于台积电。虽然英特尔信心满满,但英特尔真能实现超越吗?针对这个论题,semiwiki作者Scotten Jones也发表了他的观点。


Scotten Jones首先说道,在去年的一个会议上,他曾强调,台积电是当之无愧的领导者。在那次会议之后,经常有人问他——英特尔什么时候会赶上台积电。当时作者的回答是——除非台积电自毁长城,否则永远不会。


到 2020 年,三星和台积电都在生产 5nm,与英特尔同期的10nm 相比,它们的工艺更密集。台积电从 7nm 跃升到 5nm,然后是三星,并且凭借最密集的工艺、最小的 SRAM 单元尺寸和业界首个硅锗 FinFET 成为明显的领导者。图 8总结了这一点。


但到了 2021 年,晶圆厂的发展速度放缓,局面似乎开始转变。


Scotten Jones在文章中指出,三星 3nm 在这年遇到了良率问题,但他坚信,到 2022 年,三星的 3GAE(早期)工艺将几乎专门用于内部产品,2023 年将向外部客户发布 3GAP(性能)。三星选择了 3nm 水平纳米片(HNS) (三星称为 Multibridge 的一种GAA工艺)。我相信 HNS 生产问题仍在解决中,三星对率先使用 HNS 的兴趣导致了延误和低良率。


在三星和台积电经历延迟的同时,英特尔宣布了“Intel Accelerated”,这是一个在 4 年内实现 4 个节点的激进路线图。考虑到 14nm 用了 3 年而 10nm 用了 5 年,这确实加速了。坦率地说,当它宣布时我对此持怀疑态度,但在最近的投资者活动中,英特尔宣布,将最先进的Intel 18A容易从预期的 2025 年提前到 2024 年,这让我尤为惊讶。


2025年,会是一个转折点吗?


按照英特尔最新的路线图,他们的工艺会按照以下时间推出:


2022年,英特尔将推出 4nm 工艺,这是英特尔首次使用 EUV设备,新工艺的性能将比 7nm 提升 20%。英特尔之前曾谈到这一代的密度提高了 2 倍,但现在只是说“显著的密度提高”,我们估计为 1.8 倍。


三星 3nm 可能仅用于内部使用,密度提高 1.35 倍,在相同功率下性能提高 35%,在相同性能下功率降低 50%。其密度改进不是很令人印象深刻,但性能和功率改进可能是由于采用了HNS技术。TSMC 3nm 基于 FinFET,将提供约 1.6 倍的密度改进,在相同功率下性能提高 10%,在相同性能下功率降低 25%。


2023年,英特尔将推出3nm 工艺,性能提升 18%,库更密集,EUV 使用更多。我们估计密度提高了 1.09 倍,使其更像是一个半节点。三星 3GAP 应该可供外部客户使用,台积电 3nm 部件应该出现在 iPhone 中。


2024 年上半年英特尔的Intel 20A(20 埃 = 2nm)工艺将亮相,新节点将带来 15% 的性能提升。这将是英特尔的第一个 HNS(他们称之为 RibbonFET),他们还将引入背面供电(他们称之为 PowerVia)。背面供电解决了 IR 功率下降问题,同时使前端互连更容易。我们估计,这个工艺的密度较之上一代提高了 1.6 倍。


2024 年下半年,Intel 18A 工艺将提前到来,并带来 10% 的性能提升。我们估计密度提高了 1.06 倍,使这又是一个半节点。这个过程已经从 2025 年开始,英特尔表示他们已经向客户交付了测试设备。


2025年下半年,三星 2nm 将亮相,我们预计它将是 HNS,因为它将是三星的第三代 HNS(将 3GAE 算作第一代,GAP算作第二代),而他们的前几代密度提升相对较少,将有我们预测 1.9 倍。


台积电尚未宣布他们的 2nm 工艺,只是说他们希望在 2025 年拥有最好的工艺。我们可能会在 2024 年看到 他们2nm,但目前我们将其放在 2025 年,我们预计同样使用HNS 工艺,并且估计密度为 1.33 倍改进。我们相信密度的提升将是适度的,因为它是台积电的第一个 HNS,而且因为 3nm 工艺非常密集,进一步的改进将更加困难。


我们的分析使我们相信,英特尔可能会在一年和节点的基础上取得性能领先。这与英特尔宣称的“每瓦性能领先”的目标是一致的。假设台积电指的是密度,他们声称他们将在 2025 年拥有最佳工艺的说法也可能是正确的。


总之,我们相信英特尔能够在代工厂陷入困境的时候显著加快他们的工艺开发。尽管我们预计英特尔不会在所研究的时间段内重新获得密度领先优势,但我们确实相信他们可以重新夺回性能领先优势。


到 2022 年底,当我们看到英特尔 4nm 是否按时问世时,我们应该会再次获得有关进展的好消息。


美国印度联手,发展半导体


据报道,印度电子和半导体协会 (IESA) 与代表美国芯片行业的半导体行业协会 (SIA) 签署了一份谅解备忘录 (MoU),以确定两国之间的潜在合作领域。 


IESA 主席 Rajeev Khushu 在接受 Mint 采访时表示,谅解备忘录将有助于加强该国的半导体生态系统。他说,这是SIA首次访问印度,这两个行业的机构将寻求“发挥彼此的优势”。


“如果你看到 IESA 的实力,那就是与当地政府、州政府建立联系,我们也为在这里使用半导体的客户提供服务。另一方面,SIA 具有全球影响力。我们的公司包括初创公司和无晶圆厂公司,他们将寻求利用 SIA 的全球影响力转移到印度以外并销售他们的产品和服务,”Rajeev Khushu接着说。


此外,Khushu 表示,全球 20% 的半导体设计人员来自印度,这是该国“最大的优势”。“仍有许多半导体公司不在印度。这个想法是 SIA 告诉他们什么正在这里发生,政府正在尝试做什么,以及州政府计划做什么,”他补充说,并说这个想法是为了让更多的外国直接投资(FDI)进入该国。


SIA 总裁兼首席执行官 John Neuffer 表示,谅解备忘录将帮助 SIA 与该国的主要利益相关者“建立和建立关系”,并更好地了解市场。在接受《今日商业》采访时John Neuffer 表示,他对印度的半导体使命感到非常兴奋,并希望印度取得成功。“现在半导体领域正在发生很多事情。印度正在这里采取重大举措。在市场上有一个新的竞争对手总是好的。它让我们所有人都保持创新和精益求精。”他同时还表示,相信印度很快就能建起半导体厂,梦想会变成现实。


Neuffer 分享了他对印度半导体计划和激励措施的理解,指出虽然印度表现出承诺,但该国也需要意识到半导体行业是一个非常复杂的行业。


“我们是一个全球性行业,我们严重依赖供应链。当我们在边境开展业务时,无缝体验非常重要。例如,边境关税是有问题的。因此,当印度考虑这一点时,计划在供应链中建立晶圆厂或更深入地集成软件,它还需要考虑围绕供应链的更广泛的生态系统,使它们能够运作,”他说。 


SIA负责人强调,让供应链正确可能是一个巨大的挑战,也是印度需要解决的最大难题。


“但到目前为止,我们已经与很多印度政府官员进行了交谈,并且绝对认为你们的政府已经应对挑战。即使美国国会正在考虑一项重大计划,金额高达 520 亿美元,我们也非常抢先与美国政府和国会一起,这是非常好的第一步。我认为与印度类似,这是非常好的第一步。但这是一个非常重要的行业。我认为,我们的政府更多地关注将来会有必要,”他补充说。


由于电子、汽车、IT 和医疗保健行业对芯片的需求不断增长,以及大流行导致的材料和生产供应中断,全球芯片供应商在过去两年一直受到压力。


乌克兰正在进行的战争预计将进一步限制供应,因为俄罗斯和乌克兰都是氖气和钯的主要供应商,这些氖气和钯用于多个国家的半导体制造。 


几家芯片公司已宣布建立新的代工厂以克服芯片短缺的问题。例如,英特尔在一月份表示将投资高达 1000 亿美元在美国俄亥俄州建立世界上最大的芯片制造厂。在美国各州占地 1,000 英亩的土地上已经进行了价值 200 亿美元的初始投资。


在印度,联邦政府于 2021 年 12 月宣布了一项 76,000 千万卢比的激励计划,以鼓励该国的半导体设计和制造。包括Vedanta Group在内的一些印度公司也宣布进入半导体制造领域,分阶段投资150亿美元。


台积电在财报会上披露的重要信息


昨日,全球最大的芯片代工制造商,苹果、高通和英伟达的主要供应商台积电发布了2022年一季度的营收数据。数据显示,公司一季度收入增长 35.5% 至新台币 4,910.8 亿元,利润也同比增长 45.1%,达到创纪录的 2027.3 亿新台币(70 亿美元),而公司前三个月的季度毛利率升至55.6%。


从工艺上看,如下图所示,台积电一季度30%的营收来源是7nm,紧随其后的是5nm,该节点贡献了公司20%的营收。换而言之,7nm以上工艺贡献了公司50%的营收。从下图右侧我们可以看到,公司7nm和5nm的营收贡献依然处于稳定增长态势。


从不同平台看,如下图所示,HPC已经超越手机,成为公司营收的最大贡献者,营收占比高达41%,环比增长也高达26%。汽车电子的营收贡献也同比26%。如下图所示,手机业务是公司营收环比增长最小的业务,只有1%。


值得一提的是,据介绍,台积电2021年的先进封装给公司贡献了41亿美元的收入。预计在未来5年内,其CAGR将略高于整体增速。台积电表示,该技术实际上适用于HPC的高端应用,这些应用需要高带宽、低功耗以及非常高的性能。台积电指出,公司在2022年进行了小规模生产,而这一数量将继续增长。


在财报说明会上,台积电总裁魏哲家表示,我们确实看到了手机、PC、平板等需求的减弱,但是事实上其他细分市场,尤其在MCU,功率、军工IC等方面,我们仍然看到了非常强劲的需求。


他们同时提到,因为COVID-19的不确定性,台积电观察到其客户依然保持着较高的库存。然而,2022年整个台积电的产能都非常紧张,不足以支持所有的客户。


魏哲家同时强调,2022年第二季度供应链情况仍不确定,客户应做为此好准备。不过他也指出,HPC和汽车业务增长仍将强劲,但部分增长可能被智能手机需求疲软抵消。


“得益于5G和HPC的相关应用,在HPC、智能手机、汽车和物联网方面的应用的推动下,TSMC抓住这次结构性需求增长的机会。”魏哲家强调。在他看来,在今年及未来几年,HPC平台将是公司最强大的增长平台。HPC将会成为公司业绩目标的最大贡献者。他进一步指出,公司预计HPC、汽车业务以及loT的增长速度将超过公司整体平均水平,智能手机则接近4年的公司整体平均水平。


魏哲家同时谈到,供应商面对新冠疫情带来的巨大考验,不论先进或成熟制程都有相同情况,不过台积电采取行动应对,更有诸多团队在现场支持供应商确保供应交期,目前不认为今年资本支出会有任何影响。(芯片行业招聘


“设备供应运输方面确实存在一些问题,我们正在积极解决,目前无法提供更多信息。我们正在积极与供应商合作,以保证和扩大产能。”魏哲家说。他表示,台积电确保资本支出扩充能满足客户需求,并确保所有材料供应顺畅,不会影响到产能扩充计划。


台积电先前1月法说会已宣布今年资本支出规模约400亿美元至440亿美元,若相关投资到位将再创历史新高。尽管近期半导体市场杂音不断,魏哲家今日也在法说会上重申相关投资计划不变。


面对分析师追问应对通膨与资本支出细节的信心由来,魏哲家说,台积电紧密和客户合作,资本支出都是来自客户长期需求以及产业大趋势,资本支出不是公司自行预测,而是为了支援客户需求以及投入更有效率的产能与特殊技术提升,这也是台积电有信心支持客户成长所需。


至于未来的工艺计划,魏哲家今天表示,3纳米制程将按照计划于今年下半年量产,2纳米制程预计于2025年量产。


按照魏哲家的观点,N3纳米制程将在今年下半年量产,将支援高效能运算及智能手机应用,客户需求强劲,将与设备供应商合作,建置符合客户需要的产能。


魏哲家表示,台积电N3E制程是3纳米世代制程的延伸,有更好的效能、功耗和良率,N3E制程预计在N3量产后1年进入量产。


至于2纳米制程,魏哲家说,目前按照计划开发,预计2024年进入风险试产阶段,于2025年量产,将领先供应客户。他们还基本确认,在2nm会有新的晶体管结构。


台积电同时还强调,EUV在现在和未来将会扮演重要的角色,而公司也是EUV设备的最大用户。

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