问题

之前英特尔的制程一直是领先的,为什么会突然在14nm卡这么久?

回答


英特尔在14nm制程上遇到的延迟是一个复杂的问题,涉及技术、供应链、竞争、市场策略等多方面因素。以下是详细的分析:



1. 技术挑战:从10nm到14nm的过渡
制程节点的复杂性:
14nm是英特尔从10nm向更先进制程(如7nm)过渡的关键节点。10nm在2015年推出后,英特尔因技术路线选择(如FinFET结构优化)导致性能和功耗表现不及预期,导致市场信心受挫。14nm的开发需要解决以下问题:
晶体管密度:14nm需要在更小的空间内实现更高的晶体管密度,这对蚀刻工艺、材料沉积等技术提出更高要求。
功耗控制:在更小的制程下,晶体管的漏电流(Leakage Current)问题更显著,需要更精密的工艺控制。
架构创新:英特尔的14nm采用“14A”工艺,引入了更先进的FinFET结构(如更窄的鳍片)和新的架构设计(如更高效的缓存结构),这些创新可能增加了开发难度。

工艺节点的“代际差异”:
14nm与前代10nm相比,属于“代际改进”(Generation Improvement),而非完全的制程缩放。英特尔在14nm上尝试通过工艺优化(如改进蚀刻精度)和架构调整(如更高效的缓存设计)来提升性能,但这些改进需要时间验证。



2. 供应链与设备瓶颈
设备依赖:
14nm的制造需要高精度的蚀刻设备(如ASML的EUV光刻机)和材料供应商(如阿斯米、应用材料等)。然而,英特尔的14nm工厂(如位于弗雷斯诺的Foundry)在2016年投产后,初期面临设备调试和产能爬坡的问题。
光刻工艺:14nm的光刻工艺需要更精确的光刻机(如13.5nm波长的EUV),但当时ASML的EUV设备尚未完全成熟,导致英特尔在14nm的量产中遇到技术瓶颈。
材料限制:14nm的高密度晶体管需要更先进的材料(如高介电常数氧化物),但这些材料的量产可能需要时间。

产能问题:
英特尔的14nm工厂在2质投产后,初期产能有限,无法满足客户需求。此外,英特尔在2017年左右将部分14nm产能转移至台积电(TSMC)的工厂(如台积电的3nm/5nm产线),导致英特尔自身产能受限。



3. 竞争压力与市场预期
台积电的5nm领先:
台积电在2018年推出5nm工艺后,迅速成为全球领先的制程技术提供商,直接威胁英特尔的市场地位。英特尔在14nm的延迟可能被外界解读为“技术落后”,加剧了市场对英特尔的质疑。
客户压力:苹果、高通等公司对制程技术的依赖度较高,英特尔的14nm延迟可能导致客户转向台积电或三星等竞争对手。

技术路线选择:
英特尔在14nm之后转向更激进的7nm节点(14nm的“14A”),但7nm的开发也面临技术挑战(如3D封装、GAA晶体管)。这种“双线并进”的策略可能分散了研发资源,导致14nm的延迟。



4. 内部管理与战略调整
研发路线调整:
英特尔在14nm的开发中可能因技术路线调整而延迟。例如,英特尔曾计划在14nm中引入更先进的架构(如更高效的缓存设计),但这些改进需要时间验证,导致量产推迟。
架构创新:14nm的“14A”工艺引入了更高效的缓存结构(如更小的L3缓存),但需要重新设计芯片架构,导致开发周期延长。

财务与资源分配:
英特尔在14nm的投入可能受到财务压力的影响。例如,2017年英特尔因10nm延迟导致股价下跌,可能影响其对14nm的长期投资意愿。此外,英特尔的“芯片制造”(Chip Manufacturing)战略(如与台积电合作)可能分散了资源。



5. 市场与客户反馈
客户对性能的不满:
14nm的性能(如Intel Core i77740HQ)在2017年发布时,与竞争对手(如AMD的Ryzen)相比存在差距,导致市场对英特尔的不满。这种压力可能促使英特尔加速14nm的改进,但改进本身需要时间。

技术路线的“误判”:
英特尔在14nm的开发中可能误判了市场对制程的需求。例如,14nm的延迟可能被部分客户视为“技术停滞”,而台积电的5nm则成为市场标杆,进一步加剧了英特尔的困境。



6. 后续发展与解决
14nm的最终量产:
英特尔在2018年通过改进工艺(如更精确的蚀刻)和架构优化,最终实现14nm的量产。但其性能和功耗表现仍不及台积电的5nm,导致英特尔在2020年转向7nm(10nm的“10A”)。

对7nm的挑战:
14nm的延迟可能为英特尔的7nm节点(10nm的“10A”)埋下伏笔。7nm的开发同样面临技术挑战(如3D封装、GAA晶体管),但英特尔的“芯片制造”战略(与台积电合作)可能缓解部分压力。



总结:14nm延迟的多重原因
| 因素 | 详细说明 |
|||
| 技术挑战 | 14nm需要解决晶体管密度、漏电流、架构创新等技术难题。 |
| 供应链瓶颈 | 光刻设备、材料供应和产能爬坡是关键障碍。 |
| 竞争压力 | 台积电的5nm领先迫使英特尔加速技术改进,但改进需要时间。 |
| 内部管理 | 研发路线调整、财务压力和资源分配问题影响进度。 |
| 市场预期 | 客户对性能的高期待导致英特尔必须在14nm上投入更多资源。 |

英特尔的14nm延迟并非单一因素导致,而是技术、市场、供应链和战略的综合结果。这一事件也促使英特尔重新审视其制程路线,最终转向更先进的7nm和3nm节点。

网友意见

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初级原因,英特尔14nm调子起太高,步子太大,难度太高。你看这个问题下大多数人都是这么答的。这个答案实际是错的。

实际上,英特尔14nm到10nm的幅度跟台积电10nm到7nm差不多。而且在英特尔14nm刚出的时候,英特尔在制程上还是领先业界3年的。英特尔的10nm倒是比台积电的7nm出来晚了两三年。

所以,英特尔现在制程的落后,基本归不到步子太大上,就是菜。

中级原因,半导体行业的变化,移动计算的兴起,高端制程的高投入和不确定性,导致英特尔双拳难敌四手。这个答案是对的。英特尔用自己的钱研发,台积电用英伟达苹果高通AMD联发科比特大陆华为的钱研发,这能一样么?也就是英特尔家大业大,还能撑住不崩。

英特尔自己也意识到这个问题,只不过太晚了。15年左右我在跟朋友聊天,我就说英特尔可以开放给苹果高通代工,高质高价,独此一家,一来分担自己的成本,二来减少台积电的收入。但是当时英特尔在推x86上移动,凭自己的制程优势打arm,补贴出去很多钱也没成功。

今年,英特尔新CEO基辛格上任,开始打IDM2.0战略,搞代工,看起来是要通过代工分担制程研发成本。但是这个玩法注定失败,英特尔不是纯代工厂,竞对哪个敢把代工交给他。最近你能看到,英特尔在把自己打造成美国半导体国企的角色,甚至不惜挑衅我国,希望美国政府注资。不看好。

高级原因,人才匮乏。半导体制程研发太苦,而美国的互联网行业吃全球用户红利,高薪且人才需求量大。美国最聪明的那批年轻人,刷刷题去谷歌脸书拿几十万美元工资不好么,干嘛去跟那几百道工序死磕?只有台湾韩国那种互联网不发达的地方,人才没地方去只能去搞半导体。上次看一个报道,英特尔制程那边已经没啥年轻人了,都是中年人在搞。

人才的坎基本没法翻过去,所以英特尔又开始抱美国政府大腿,以安全为名要求台积电把厂子开到美国。问题是台积电在美国也招不到合适的人,只能让台湾那边的员工到美国的工厂去干活。另一边,英特尔把新工厂就开在台积电附近,也在亚利桑那,到时候给钱给国籍,把台湾的半导体人才吸引到美国。这个路子非常狠,过几年看看效果如何。

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这种问题我记得知乎上有很多啊,我都记得好像答过好几个了,这个就随便写点方便理解的东西吧。

主要还是Intel当初10nm标准定得太高了,然后早期又没有足够大量的生产来改善良率以及性能,再加上14nm被打磨得性能太强了,所以10nm就一直在被延期

Intel的制程定义确实是台积电不一样,或者说各自对工艺的特征尺寸定义不一样,

小白如果要直观对比的话,看学术密度是最简单的,比如说Intel 10nm的100.8或者台积电7nm的91,单位我就不写了,

各大Fab宣传的密度就是学术密度,实际又分很多库,这些库又可以分多种密度,学术密度就属于偏高密度的库了,看这个也算是一个比较直观的对比方法。

台积电有一个相比于Intel得天独厚的优势,那就是大客户多,像苹果、华为都属于大客户级别,所以台积电先进制程一年的代工量是非常大的,更别说7nm时期还有高通也加入进来了,超大量的代工可以增强代工厂对制程的改良以及相关技术积累

而Intel却属于是自产自销,这一点对于良率的要求就会和代工厂不一样,代工厂可以在一定程度上贵造贵卖,但是自产自销的就相对不会这样放得开。

Intel 10nm的学术密度被定在14nm的2.7倍,属于这几代里面步子最大的,前几代进步基本上都还只是2.3倍左右,22nm升14nm就已经延期过一次了(2.4倍提升),步子太大了

相比于Intel这种进步速度,台积电在先进工艺的进步上属于是小步快走,越往后本身就研发难度会提高,Intel还坚持大步跃进就容易翻车,小步快走明显会更灵活

另一边Intel的主战场上

9900K那一代是10nm+新架构最好的切入点,9900K如果是10nm+icelake(那时候还不叫Sunny Cove),频率肯定是会下降的,估计全核默认加速也就4GHz吧,但是IPC大幅提高(19%),面对AMD当时的2700X以及后一代的3700X也完全不虚,因为有IPC领先

如果那时候强上10nm+icelake的话,后续Tigerlake的推进就更轻松一些,然后10nm的打磨潜力也很高,10nm SF就可以打磨到5.3GHz了,这样做的话,去年最差的结果也就是ZEN3战Tigerlake-S,而不是RKL-S这个家伙今年出来接招

不过当初如果强上10nm的话,由于良率不够高, 财报可能不会好看。

诚然9900K被做成5GHz Skylake也是一款成功的产品,但是却为后续10nm上场埋了雷,后续1065G7这种产品上来,单核才3.9GHz,IPC提升幅度被频率降低幅度给基本抹掉了,直观性能上提升就显得好像是没有的样子,就很尴尬

19年移动端强上icelake-U大批量量产的一年后10nm SF就出来了,频率就大幅提高了,来到了主流产品的水平,1165G7单核来到了4.7GHz,这时候最终单核性能才实现了对比Skylake产品的吊打,此时已经2020年了

手机端用5nm主要还是台积电/三星演进到5nm了,所以苹果/高通就能用上5nm。

Intel现在还有14nm产品主要是早期规划以及分摊10nm产能压力的结果,

像RKL就属于很早就规划好了,我记得那时候Intel内部还有TGL-S和RKL的竞标,最终是RKL竞标成功,据说是都觉得10nm的频率低+成本高,以及低频能效并不比14nm强,可谁知2021年10nm疯狂打脸14nm。倘若当初是TGL-S竞标,那就是10C TGL-S对战ZEN3,虽然多线程方面没法和16核打,但是能效方面比起RKL还是会更好的,谁会不喜欢高能效呢?

现在还在不确定12代桌面能不能上10nm???我以为12代上10nm在硬件圈应该是尽人皆知了,我就直说了就是10nm,谁来我都是说10nm,说不是10nm的都没看过ES进度乱讲,ADL-S这个月就是QS了,怎么还有争议。

至于说“是因为封闭产品线没有采用asml的机器导致的嘛?”,你是想说EUV光刻机吧?然而Intel的10nm并没有用EUV。

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