摩尔定律的下一步：英特尔将推出新一代10纳米芯片

陈轶翔/编译

摩尔定律的下一步：英特尔将推出新一代10纳米芯片

陈轶翔/编译

●2017年，英特尔公司将利用其制造业优势研发新一代芯片。

目前看来，对于摩尔定律的未来发展，人们普遍持悲观态度。但英特尔公司对于摩尔定律的前景，至少在未来几年内，则持绝对的乐观态度。

在2017年，英特尔公司将推出第一批利用新型、10纳米芯片制造技术生产的处理器。英特尔透露，与之前的相比，以此种方式生产出的晶体管成本较低，延续了几十年来摩尔定律的核心趋势，同时也驳斥了一种普遍的说法——晶体管生产成本已降到了最低点，无进一步降低的空间。在未来几年，英特尔计划进一步改进这些晶体管的设计。而且，公司将首次对生产技术进行优化，以适应想要使用英特尔设施生产基于ARM架构芯片的公司，而ARM架构几乎普遍存在于现代移动处理器中。虽然情况并非总是如此，但关于英特尔新一代芯片的名称，以及联结芯片上某一特定功能维度的节点，目前均鲜有所闻。英特尔的高级研究员马克·波尔（Mark Bohr）透露，与目前英特尔的14纳米芯片技术以及其他公司的10纳米芯片技术相比，英特尔的10纳米芯片的晶体管的密度将更高。关于新一代芯片的尺寸，目前英特尔尚未有详细数据公布。但晶体管闸极（负责开关）的长度和闸极的间距将会更短，最小闸极间距将由70纳米降至54纳米。逻辑单元（用来执行标准逻辑功能的晶体管组合）的尺寸不到14纳米芯片技术的46%。波尔认为：与过去相比，新一代芯片技术在微型化方面显然更胜一筹，同时也有助于消除芯片制造更新换代放缓的当前趋势。波尔说：“重要的信息是：这个节点和我们据此而制造的产品将有希望辩驳这个行业现有的疑虑——摩尔定律正在放缓。”

与14纳米芯片相比，制造10纳米晶圆芯片的成本肯定更高，但英特尔公司透露：每个晶体管的成本将会降低。预计10纳米芯片将在切换速度和能耗方面做出改进。然而时钟频率仍不易增加，多年来一直如此。波尔说：“除了降低晶体管成本之外，新一代芯片技术的主要目标在于功率的减少或能效的提高。”微型化及效率的提高将为服务器芯片增加更多的内核，为图形处理器（GPU）增加更多的执行单元。

不断发展的芯片市场：10纳米技术生产的芯片将首先出现。但主要负责市场调研的国际业务战略公司（IBS）则预计苹果和其他公司将会更关注下一节点：7纳米

过去，英特尔每隔几年都会通过采用新型芯片制造技术来升级晶体管。但关于14纳米芯片，英特尔推出的技术或许可以被称为 “半节点”：在10纳米芯片技术推出之前对14纳米芯片晶体管做出了一系列改进。英特尔还计划在10纳米芯片技术推出之后，研发出两种 “半节点”（10纳米+和10纳米++），之后再推出新一代的7纳米芯片制造技术。在某种程度上，这是对芯片更新换代面临的与日俱增的挑战做出的反应。波尔说：“如果研发出10纳米或7纳米芯片制造技术要花费很长时间，那么退而求其次，我们应该努力研发可以提高现有产品性能的办法，确保每年都能推出更好的产品。”

三星电子和台湾积体电路制造公司也在生产10纳米芯片。2016年10月，三星电子宣布已率先实现量产，预计采用该芯片的装置将于2017年初面市。格罗方德公司（GlobalFoundries）则决定于2018年开始直接研发7纳米芯片。VLSI Research是一家负责调查分析半导体行业发展状况的公司，该公司的执行总裁丹·哈奇森（Dan Hutcheson）认为，这个行业的各大企业都在努力突破微型化的极限。他说：“他们正经历着巨大的飞跃。”但步调并不完全一致：如果将各大企业生产的10纳米芯片进行对比，英特尔的产品在特征尺寸方面仍处于绝对的领先地位。

另外，哈奇森认为，英特尔与其他芯片制造商的不同之处就在于生产过程的可控性和一致性。这使英特尔在芯片代工生产服务方面（即利用英特尔的生产线为其他公司制造芯片）具有显著优势。

对于英特尔来说，为其他公司制造芯片是一种新的发展途径。而加强ARM处理器的生产能力则是重要步骤。哈奇森说：“如果没有ARM，想要为其他公司制造芯片就会很难，因为ARM是标准架构。”

英特尔透露，首款10纳米芯片将优先在其处理器上采用，不过或许要等到2018年才能对业内开放。

日益普及的ARM技术：基于ARM技术的芯片的年销售量已经大幅度超越世界人口数量，2014财政年度为121亿；2015财政年度为149亿。难怪英特尔公司正准备着手生产这种芯片

[资料来源：IEEE Spectrum][责任编辑：岳 峰]

本文作者雷切尔·科特兰(Rachel Courtland)是IEEE Spectrum杂志资深副主编，主要负责半导体领域的报道，2014年获尼尔奖。科特兰是加州大学圣克鲁兹分校科学传播专业研究生，同时持有宾夕法尼亚大学和埃默里大学的物理学位。