10nm以后我們?cè)陂_(kāi)發(fā) 英特爾日本副社長(zhǎng)阿部談MPU制造的未來(lái)

制造工藝的發(fā)展藍(lán)圖出處：美國(guó)英特爾的Press專用主頁(yè)（點(diǎn)擊放大）

Tri-Gate的特點(diǎn)出處：美國(guó)英特爾的Press專用主頁(yè)。（點(diǎn)擊放大）
英特爾日本的阿部剛士（董事副社長(zhǎng)兼技術(shù)開(kāi)發(fā)和制造技術(shù)本部長(zhǎng)）7月8日作為特邀演講嘉賓，出席了由日本電化學(xué)協(xié)會(huì)電子材料委員會(huì)主辦的“半導(dǎo)體及集成電路技術(shù)第75屆研討會(huì)”（2011年7月7日和8日在東京早稻田大學(xué)舉辦）。在演講的前半部分，阿部剛士介紹了美國(guó)英特爾5月份發(fā)布的FinFET——“Tri-Gate”的制造技術(shù)和晶體管，后半部分展望了采用美國(guó)英特爾MPU的PC產(chǎn)品市場(chǎng)。

本文將主要介紹演講前半部分提到的制造技術(shù)和晶體管。阿部剛士演講伊始便介紹了MPU制造工藝的發(fā)展藍(lán)圖。美國(guó)英特爾在MPU開(kāi)發(fā)方面一直采取每年交替進(jìn)行工藝微細(xì)化和架構(gòu)改良的“Tick-Tock”戰(zhàn)略，陽(yáng)歷奇數(shù)年是進(jìn)行工藝微細(xì)化的年份。因此2011年就是開(kāi)始量產(chǎn)22nm工藝產(chǎn)品的一年?；脽羝辛杏幸韵掠?jì)劃：2013年開(kāi)始量產(chǎn)14nm工藝產(chǎn)品、2015年開(kāi)始量產(chǎn)10nm工藝產(chǎn)品。

摩爾法則繼續(xù)有效

關(guān)于未來(lái)工藝（幻燈片的右側(cè)），阿部表示，“雖然有觀點(diǎn)認(rèn)為10nm之后晶體管的發(fā)展將趨于停滯，但我認(rèn)為摩爾法則仍將繼續(xù)發(fā)揮作用。至少美國(guó)英特爾一直在全力開(kāi)發(fā)預(yù)定2017年和2019年開(kāi)始量產(chǎn)的工藝”（阿部）。而且，他還半開(kāi)玩笑地表示，“1929年出生的戈登·摩爾（Gordon Moore）目前依然健在，至少在摩爾的有生之年保持摩爾法則的有效是美國(guó)英特爾員工的職責(zé)”。

阿部表示，美國(guó)英特爾并不是一味地推進(jìn)微細(xì)化，有時(shí)也會(huì)導(dǎo)入不同于以前的新技術(shù)，他還介紹了2003年從90nm開(kāi)始使用的應(yīng)變硅（Strained Silicon），以及2007年從45nm開(kāi)始使用的high-k絕緣膜和金屬柵極。將從2011年下半年開(kāi)始量產(chǎn)的22nm新技術(shù)是名為“Tri-Gate”的FinFET（參閱本站報(bào)道1，本站報(bào)道2）。據(jù)悉，與此前的平面晶體管相比，Tri-Gate在通道中設(shè)置鰭片（Fin）以增大電流，具有出色的電特性。

出色的電特性體現(xiàn)在多個(gè)方面，阿部在介紹時(shí)將重點(diǎn)放在了可低壓驅(qū)動(dòng)上。例如，在確保相同通道電流時(shí)，平面晶體管需要0.3V的電壓，而Tri-Gate只需0.2V即可。而且他還強(qiáng)調(diào)到，不僅是Xeon和Core i7等高端MPU，就算是Atom等注重低壓運(yùn)行的MPU，Tri-Gate也可有效發(fā)揮作用。

工藝成本僅上漲2～3％

除了電特性的優(yōu)勢(shì)外，阿部還站在技術(shù)開(kāi)發(fā)和制造技術(shù)本部長(zhǎng)的立場(chǎng)上，介紹了Tri-Gate的特點(diǎn)。據(jù)阿部介紹，與采用平面晶體管的32nm級(jí)相比，采用Tri-Gate的22nm級(jí)晶圓每塊的工藝成本僅高出2～3％。阿部表示，“如果采用基于新型晶體管的新工藝，那么在此前的情況下，成本大多會(huì)增加10％以上”。

另外，阿部還介紹說(shuō)，通過(guò)采用FinFET，塊體基板也可實(shí)現(xiàn)完全耗盡型晶體管。他還表示，如果采用SOI基板以平面方式實(shí)現(xiàn)完全耗盡型晶體管（即FDSOI），那么工藝成本將上漲10％以上，強(qiáng)調(diào)了Tri-Gate在制造成本上的優(yōu)勢(shì)。

隨后，阿部的談話內(nèi)容轉(zhuǎn)到了工廠的設(shè)備投資上。美國(guó)英特爾目前可年產(chǎn)3億5000萬(wàn)個(gè)MPU。只有一個(gè)22nm工廠是不夠的。美國(guó)英特爾僅在22nm方面就將投資60億～80億美元，主要用于強(qiáng)化位于俄勒岡州和亞利桑那州的現(xiàn)有工廠，以及建立亞利桑那州的新工廠（Fab32）等。


邏輯柵極延遲時(shí)間的比較淺灰色線是22nm平面晶體管的邏輯柵極延遲時(shí)間。出處：美國(guó)英特爾的Press專用主頁(yè)。（點(diǎn)擊放大）

22nm工廠實(shí)例左下方的Fab32是預(yù)定支持14nm的新工廠。出處：美國(guó)英特爾的Press專用主頁(yè)。（點(diǎn)擊放大）
將在數(shù)年內(nèi)把MPU年產(chǎn)量提高至7億個(gè)

據(jù)阿部介紹，MPU市場(chǎng)規(guī)模今后將加速擴(kuò)大。原因是接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備會(huì)越來(lái)越多。PC方面，繼發(fā)達(dá)國(guó)家和BRICs之后，東歐和南美等市場(chǎng)也將不斷擴(kuò)大。阿部表示，“而且在2020年前后，PC將攻克非洲市場(chǎng)”。據(jù)悉，智能手機(jī)和平板PC等移動(dòng)產(chǎn)品市場(chǎng)，將以超過(guò)PC的高增長(zhǎng)率取得發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家也包括在內(nèi)。

PC、移動(dòng)產(chǎn)品以及家電產(chǎn)品等接入網(wǎng)絡(luò)后，服務(wù)器的數(shù)量將越來(lái)越多。利潤(rùn)率高于凌動(dòng)（Atom）和Core i的至強(qiáng)（Xeon）將會(huì)暢銷。按照美國(guó)英特爾的預(yù)測(cè)，售出600部智能手機(jī)，就要增設(shè)一臺(tái)服務(wù)器。平板PC的話，售出122部就要增設(shè)一臺(tái)服務(wù)器。

阿部認(rèn)為，由于終端產(chǎn)品MPU和服務(wù)器用MPU將共同取得發(fā)展，因此MPU的需求會(huì)不斷增加。阿部表示，“幾年之后，美國(guó)英特爾的MPU年產(chǎn)量將達(dá)到比目前增加一倍的7億個(gè)”。當(dāng)然，還將全力準(zhǔn)備建設(shè)22nm之后的14nm工廠。據(jù)介紹，雖然前面提到的亞利桑那州Fab32工廠是以22nm為目標(biāo)而建立的，不過(guò)還計(jì)劃支持14nm。而且，美國(guó)英特爾還預(yù)定與Fab32同在亞利桑那州建造瞄準(zhǔn)14nm以后制造的新工廠（Fab42）。雖然只是設(shè)立一個(gè)工廠，但預(yù)計(jì)設(shè)備投資額將達(dá)到50億美元。比32nm工廠的30億美元設(shè)備投資額增加了67％。（記者：小島 郁太郎）