近日，英特爾在其2022年第四季度及全年財報中表示，新一代工藝Intel 4的生產(chǎn)已準備就緒，預(yù)計將隨Meteor Lake處理器的推出，在2023年下半年量產(chǎn)。這也意味著相當于7nm工藝制程的Intel 4將在今年首次實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。英特爾此前在7nm芯片工藝方面“難產(chǎn)”許久，Intel 4若如期量產(chǎn)，意味著英特爾在工藝制程追趕上邁出了一小步：如今英特爾在工藝制程方面的對手三星和臺積電，已經(jīng)在3nm甚至2nm制程中展開了“拉鋸戰(zhàn)”。即將推出的Intel 4工藝對英特爾而言有多重要呢？種種跡象表明，具有承上啟下作用的Intel 4工藝是英特爾對更先進制程的“試金石”。

相比前代工藝性能大幅提升

雖然，Intel 4的量產(chǎn)將比預(yù)計晚了一些，但是從多方面可以看出，英特爾在Intel 4制程方面可謂是下足了功夫，各方面性能都有了很大提升。

英特爾公布的數(shù)據(jù)顯示，Intel 4的鰭片間距降至30nm，上一代Intel 7的間距為34nm，縮小了12%。此外，接觸柵之間的間距也由上一代的60nm降至50nm。最下層的最小金屬間距為30nm，相比Intel 7間距減少了25%。

此外，Intel 4的高性能庫的單元高度為240nm，是Intel 7單元高度的0.59倍。Intel 7的單元面積為24.4K nm2，Intel 4為12K nm2，后者是前者單元面積的0.49倍。

因此，英特爾稱Intel 4的密度比Intel 7增加了兩倍，晶體管的尺寸減少了一半，這意味著英特爾仍按照傳統(tǒng)的、全節(jié)點晶體管密度的摩爾定律發(fā)展流程推進。

Intel 4工藝和Intel 7工藝的參數(shù)比較

來源：英特爾

Intel 4也是首個基于EUV極紫外光技術(shù)的FinFET工藝，每瓦性能可提升20%。在使用EUV后大大減少了制造芯片所需的步驟和掩膜數(shù)量。據(jù)此前披露數(shù)據(jù)，使用EUV光刻后的Intel 4所需要的掩膜數(shù)量比Intel 7 減少了20%。且Intel 4還可實現(xiàn)工藝層面21.5%的性能提升以及相同性能下多達40%的功耗減少。

與競爭對手縮小差距

Intel 4的出現(xiàn)，使得英特爾在先進制程領(lǐng)域與臺積電、三星這兩大競爭對手縮小了差距。雖然，如今臺積電、三星均量產(chǎn)了3nm芯片，且三星已經(jīng)量產(chǎn)了第二代3nm芯片，但相比較而言，Intel 4依然有其亮點。

公開數(shù)據(jù)顯示，在7nm節(jié)點上，三星的晶體管密度是0.95億個/mm2，臺積電是0.97億個/mm2，而英特爾的Intel 4預(yù)計將達到1.8億個/mm2。可見，雖然英特爾在7nm制程上有所“掉隊”，但性能并沒有“掉隊”。同一制程下，英特爾的晶體管密度比臺積電和三星高出了80%以上。此外，到了3nm節(jié)點，臺積電的晶體管密度大約是2.9億個/mm2，三星只有1.7億個/mm2，相比較而言，英特爾7nm的晶體管密度略高于三星的3nm節(jié)點。

雖然以上數(shù)據(jù)不能100%反映各家的工藝技術(shù)水平，還需要考慮到鰭片間距、柵極間距、最小金屬間距、邏輯單元高度、功耗、成本等方面的問題。但就摩爾定律關(guān)注的晶體管密度指標來看，在同一制程工藝節(jié)點上，英特爾的優(yōu)勢巨大，甚至相比臺積電、三星更新一代的制程工藝也同樣具有一定的領(lǐng)先優(yōu)勢。

Intel 3還會遠么？

業(yè)界普遍認為， Intel 4的出現(xiàn)很大程度是在為Intel 3的量產(chǎn)做準備。不難看出，英特爾在Intel 4上對一些新技術(shù)進行了大膽嘗試，包括使用EUV光刻——這也是為EUV光刻在Intel 3中使用做了重要的開創(chuàng)性工作。公開資料顯示，雖然英特爾在Intel 4中嘗試采用了EUV光刻，但并不會為Intel 4打造高密度庫，只是將其視為一個純高性能節(jié)點。未來將在Intel 3中打造高密度庫，并寄希望于Intel 3成為更“長壽”的EUV節(jié)點。此外，Intel 3 在設(shè)計上與Intel 4可以完全兼容，且無論是英特爾設(shè)計團隊還是晶圓代工服務(wù)團隊，均更專注于Intel 3的開發(fā)，甚至鼓勵客戶提前采用Intel 3制程技術(shù)來對芯片進行設(shè)計。

為何英特爾會如此寄希望于Intel 3？Intel 3或許是英特爾打入前列市場陣營的關(guān)鍵制程節(jié)點。

英特爾各制程節(jié)點引入不同技術(shù)的時間線

英特爾在此次財報中表示，Intel 4和Intel 3是英特爾部署EUV的第一個關(guān)鍵節(jié)點，意味著在晶體管的每瓦性能和密度層面邁出了重要的一步。首個采用RibbonFET（GAA工藝）和PowerVia技術(shù)的Intel 20A與Intel 18A制程工藝已完成內(nèi)部測試。將繼續(xù)按計劃在2025年取得晶體管性能和功率性能的領(lǐng)先地位。

可以看出，Intel 3是英特爾最后一代使用FinFET晶體管技術(shù)的工藝。由于更換新的工藝架構(gòu)需要很長一段時間來進行磨合，因此若完全寄希望于首次采用GAA工藝架構(gòu)的Intel 20A與Intel 18A制程工藝來打開市場，并非易事。這也是為何三星初代使用GAA工藝架構(gòu)的3nm芯片良率較低的原因，同時也是臺積電選擇拖到2nm制程才開始使用GAA工藝架構(gòu)的原因。

可見，采用FinFET晶體管技術(shù)的Intel 3，在前期有Intel 4來“打前戰(zhàn)”之后，技術(shù)會更加全面、更加成熟，同時也沒有更換晶體管技術(shù)帶來的風(fēng)險，良率也將更加穩(wěn)定，更容易得到市場的青睞。

芯謀研究企業(yè)服務(wù)部總監(jiān)王笑龍表示，英特爾對市場節(jié)奏掌握得比較好，也為其爭取了更多機會。“如今晶圓代工市場情況并不佳，屬于波動期，在此階段英特爾采用Intel 4來‘打前戰(zhàn)’把新技術(shù)磨合好，更有利于未來市場情況回暖后，再利用Intel 3來打開市場。此外，雖然英特爾在制程節(jié)點上看似落后臺積電和三星，但是若芯片性能與競爭對手相近，同時還具有一定的價格優(yōu)勢，那么英特爾仍具備一定的競爭力。”王笑龍說。