陳軼翔/編譯

摩爾定律的下一步：英特爾將推出新一代10納米芯片

陳軼翔/編譯

●2017年，英特爾公司將利用其制造業(yè)優(yōu)勢研發(fā)新一代芯片。

目前看來，對于摩爾定律的未來發(fā)展，人們普遍持悲觀態(tài)度。但英特爾公司對于摩爾定律的前景，至少在未來幾年內(nèi)，則持絕對的樂觀態(tài)度。

在2017年，英特爾公司將推出第一批利用新型、10納米芯片制造技術(shù)生產(chǎn)的處理器。英特爾透露，與之前的相比，以此種方式生產(chǎn)出的晶體管成本較低，延續(xù)了幾十年來摩爾定律的核心趨勢，同時也駁斥了一種普遍的說法——晶體管生產(chǎn)成本已降到了最低點，無進一步降低的空間。在未來幾年，英特爾計劃進一步改進這些晶體管的設(shè)計。而且，公司將首次對生產(chǎn)技術(shù)進行優(yōu)化，以適應想要使用英特爾設(shè)施生產(chǎn)基于ARM架構(gòu)芯片的公司，而ARM架構(gòu)幾乎普遍存在于現(xiàn)代移動處理器中。雖然情況并非總是如此，但關(guān)于英特爾新一代芯片的名稱，以及聯(lián)結(jié)芯片上某一特定功能維度的節(jié)點，目前均鮮有所聞。英特爾的高級研究員馬克·波爾（Mark Bohr）透露，與目前英特爾的14納米芯片技術(shù)以及其他公司的10納米芯片技術(shù)相比，英特爾的10納米芯片的晶體管的密度將更高。關(guān)于新一代芯片的尺寸，目前英特爾尚未有詳細數(shù)據(jù)公布。但晶體管閘極（負責開關(guān)）的長度和閘極的間距將會更短，最小閘極間距將由70納米降至54納米。邏輯單元（用來執(zhí)行標準邏輯功能的晶體管組合）的尺寸不到14納米芯片技術(shù)的46%。波爾認為：與過去相比，新一代芯片技術(shù)在微型化方面顯然更勝一籌，同時也有助于消除芯片制造更新?lián)Q代放緩的當前趨勢。波爾說：“重要的信息是：這個節(jié)點和我們據(jù)此而制造的產(chǎn)品將有希望辯駁這個行業(yè)現(xiàn)有的疑慮——摩爾定律正在放緩?！?/p>

與14納米芯片相比，制造10納米晶圓芯片的成本肯定更高，但英特爾公司透露：每個晶體管的成本將會降低。預計10納米芯片將在切換速度和能耗方面做出改進。然而時鐘頻率仍不易增加，多年來一直如此。波爾說：“除了降低晶體管成本之外，新一代芯片技術(shù)的主要目標在于功率的減少或能效的提高。”微型化及效率的提高將為服務(wù)器芯片增加更多的內(nèi)核，為圖形處理器（GPU）增加更多的執(zhí)行單元。

不斷發(fā)展的芯片市場：10納米技術(shù)生產(chǎn)的芯片將首先出現(xiàn)。但主要負責市場調(diào)研的國際業(yè)務(wù)戰(zhàn)略公司（IBS）則預計蘋果和其他公司將會更關(guān)注下一節(jié)點：7納米

過去，英特爾每隔幾年都會通過采用新型芯片制造技術(shù)來升級晶體管。但關(guān)于14納米芯片，英特爾推出的技術(shù)或許可以被稱為 “半節(jié)點”：在10納米芯片技術(shù)推出之前對14納米芯片晶體管做出了一系列改進。英特爾還計劃在10納米芯片技術(shù)推出之后，研發(fā)出兩種 “半節(jié)點”（10納米+和10納米++），之后再推出新一代的7納米芯片制造技術(shù)。在某種程度上，這是對芯片更新?lián)Q代面臨的與日俱增的挑戰(zhàn)做出的反應。波爾說：“如果研發(fā)出10納米或7納米芯片制造技術(shù)要花費很長時間，那么退而求其次，我們應該努力研發(fā)可以提高現(xiàn)有產(chǎn)品性能的辦法，確保每年都能推出更好的產(chǎn)品。”

三星電子和臺灣積體電路制造公司也在生產(chǎn)10納米芯片。2016年10月，三星電子宣布已率先實現(xiàn)量產(chǎn)，預計采用該芯片的裝置將于2017年初面市。格羅方德公司（GlobalFoundries）則決定于2018年開始直接研發(fā)7納米芯片。VLSI Research是一家負責調(diào)查分析半導體行業(yè)發(fā)展狀況的公司，該公司的執(zhí)行總裁丹·哈奇森（Dan Hutcheson）認為，這個行業(yè)的各大企業(yè)都在努力突破微型化的極限。他說：“他們正經(jīng)歷著巨大的飛躍。”但步調(diào)并不完全一致：如果將各大企業(yè)生產(chǎn)的10納米芯片進行對比，英特爾的產(chǎn)品在特征尺寸方面仍處于絕對的領(lǐng)先地位。

另外，哈奇森認為，英特爾與其他芯片制造商的不同之處就在于生產(chǎn)過程的可控性和一致性。這使英特爾在芯片代工生產(chǎn)服務(wù)方面（即利用英特爾的生產(chǎn)線為其他公司制造芯片）具有顯著優(yōu)勢。

對于英特爾來說，為其他公司制造芯片是一種新的發(fā)展途徑。而加強ARM處理器的生產(chǎn)能力則是重要步驟。哈奇森說：“如果沒有ARM，想要為其他公司制造芯片就會很難，因為ARM是標準架構(gòu)。”

英特爾透露，首款10納米芯片將優(yōu)先在其處理器上采用，不過或許要等到2018年才能對業(yè)內(nèi)開放。

日益普及的ARM技術(shù)：基于ARM技術(shù)的芯片的年銷售量已經(jīng)大幅度超越世界人口數(shù)量，2014財政年度為121億；2015財政年度為149億。難怪英特爾公司正準備著手生產(chǎn)這種芯片

[資料來源：IEEE Spectrum][責任編輯：岳 峰]

本文作者雷切爾·科特蘭(Rachel Courtland)是IEEE Spectrum雜志資深副主編，主要負責半導體領(lǐng)域的報道，2014年獲尼爾獎?？铺靥m是加州大學圣克魯茲分?？茖W傳播專業(yè)研究生，同時持有賓夕法尼亞大學和埃默里大學的物理學位。