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英特尔加快转身步伐

发布时间:2020-02-11 01:19:30 阅读: 来源:阻火包厂家

英特尔X86架构高性能、高功耗处理器芯片以往一直占领PC市场高达80%份额,ARM系各芯片制造厂商(含苹果公司)低功耗处理器芯片目前占领移动设备市场几乎达100%份额。正值“Wintel时代”行将终结之际,英特尔亟待转身,欲打进移动设备市场,然久攻不克。今年4月15日我写了一篇文章:“英特尔转身何其难?”文中似乎点出了英特尔的三大要害:①英特尔X86芯片低功耗性能不敌ARM芯片,②在PC市场称王的英特尔,很难打进由ARM“一统天下”的移动设备芯片市场,③为打进移动市场,英特尔措施不力,行动迟缓,转身太慢。现在又过去了两个月,我们看到英特尔最近在开发移动低功耗芯片方面,正在加快采取一系列动作。

凌动(Atom)处理器先期发展计划

去年底,英特尔公布其修改的凌动(Atom)处理器芯片(X86架构)先期发展计划:

(一)手机

第一代Menlow平台,2008年4月发布,45nm制程,功耗TDP=10-12W

第二代MooreStowm平台(CPU Z670),2010年5月发布,45nm制程,功耗TDP=5-6W

第三代Medfield平台,2011年4季发布,32nm制程,功耗TDP=1-1.5W

第四代 平台尚未命名,2012年2季发布,22nm制程,功耗TDP=0.5-0.75W

(二)上网本

第一代Diamondville平台,2008年4月发布,45nm制程,功耗TDP=10-12W

第二代Pine Trail平台,2009年12月发布,45nm制程,功耗TDP=7-8W

第三代Cedar Trail平台,2011年3月发布,32nm制程,功耗TDP=2-3W

(三)平板电脑

第一代 Moorestown平台,2010年5月发布,45nm制程,功耗TDP=5-6W

第二代Oak Trail平台(CPU Z760),2011年4月发布,45nm制程,功耗TDP=2-2.5W

第三代 平台尚未命名,2011年4季发布,32nm制程,功耗TDP=1-1.5W

时至今天,针对ARM系智能手机、平板电脑,如采用NVidia Tegra(单核)芯片,40nm制程,功耗TDP=1W;采用NVidia Tegra-2(双核)芯片,40nm制程,功耗TDP=0.5W,这是智能手机、平板电脑处理器芯片今天进入双核时代的标志。如果以英特尔明年上半年才能推出的智能手机(Atom-Medfield)来与ARM系的同类产品作比较,显然英特尔在功耗上(1-1.5W)还稍逊一筹(ARM-Nvidia Tegra-2,0.5W)。

今年5月AMD发布APUZ-01平台(采用与英特尔一样的X86架构),45nm制程,功耗TDP=5.9W,用于平板电脑;今年5月20日国内开发的龙芯3A发布,这是一款4核笔记本(也可用于平板电脑),采用意法半导体的65nm、CMOS工艺,主频900MHZ~1GHZ,功耗TDP≤15W,虽然在性能、功耗方面与ARM系移动产品比差距还较大,甚至比英特尔、AMD也有不小差距,但不可否认进步很大。

我在上面提到的一篇文章中,当时曾批评英特尔一味采取提高制程工艺的单轨道措施,我曾问英特尔朋友,你们为什么不设计多核芯片?我听到有人说多核并不能降低功耗,但Nvidia的朋友告诉我,Tegra-2双核处理器芯片由于处理器能力比单核芯片提高了3倍,其功耗还是减少了50%。

从平面晶体管技术发展到立体晶体管技术

今年 5月4日英特尔宣布在半导体芯片技术发展上取得了革命性的重大突破,正式宣布新一代的3-D结构晶体管(FinFET)将于今年投产(这就标志着过去使用了50多年的2D平面硅晶体管将被3D立体晶体管所取代)。英特尔原来计划要于2013年在下下代的14nm芯片上实现FinFET技术,如今将提前在今年22nm芯片上实现,而22nmFinFET与以前的32nm平面晶体管比较,在低电压下可将性能提高37%,功耗下降50%。英特尔将以这个全新的、提前实现的22nmFinFET技术,作为与ARM阵营推出的最新移动产品进行竞争的有力武器。

FinFET和FDSOI两种创新技术

追根溯源,FinFET的发明人是胡正明(他是1947年出生于北京的美籍华人,美国加州大学伯克利分校教授),1999年他获得美国国防部(DARPA)资助进行CMOS技术拓展到20nm(25nm)及≤20nm 制程的研究工作。胡当年发表了FinFET论文,翌年(2000年)胡又发表采用另一技术路线(FDSOI)达到同一目标的论文(胡没有申请专利,而是开放上述两项技术)。拥有上述两种技术者后来演变为两大门派:FinFET一派有英特尔、英飞凌(Infineon)、三星、台积电等,FDSOI一派有ARM、IBM、意法(ST)半导体、Soitec(法)、联电(台)等。FDSOI技术复杂度低于FinFET,难点在于要在硅晶片上生成只有5nm厚的硅膜。2007年,英飞凌宣布FinFET获得突破(已掌握该工艺),去年8月,英飞凌被英特尔收购;2008年法国Soitec宣布在5nm硅膜上对FDSOI获突破,2011年2月致力于推进FDSOI的国际组织SOI工业联盟演示了ARM和IBM合作的FDSOI芯片样片,其功耗减少40%,性能提升80%。

近日胡正明认为:这两种技术都有可能实现并拥有各自的市场,而且在未来很长一段时间内,两种技术会长期并存。从国内情况来看,参与其中一派协同工艺开发和量产的条件也开始成熟。

ARM系厂商表示,他们正在观察英特尔基于FinFET22nm产品到底功耗多少(如22nm,功耗可能为0.5-0.7W,14nm,功耗可能为0.25-0.35W),与ARM之间差距到底缩小多少(如ARM:40nm,功耗可能为0.5W;28nm,由高通委托台积电代工制造,功耗可能为0.3W),再决定ARM应对之策。

持续努力并加快实施工艺路线图

近日,英特尔技术与制造事业部副总裁Mike Mayberry又公布了英特尔半导体工艺路线图:他们在采用FinFET技术基础上,计划于2011年攻克制程22nm(2012年上半年实现量产),2013年攻克14nm,2015年10nm(估计此时功耗可达0.1-0.2W),2017年7nm(估计此时功耗可达0.05-0.075W).

持续努力,必成正果。按照英特尔加快转身的半导体工艺路线图,我们可以相信,自2012年始,其X86架构22nm的FinFET处理器技术(Atom平台)可大量支持平板电脑和智能手机进入移动设备市场;X86与ARM两种架构,FinFET与FDSOI两种技术将在移动设备市场上长期并存,激烈竞争;英特尔又指出,除采用3-D三栅极晶体管技术外,还将开发并推出光学互连,计算光刻、高密度内存、纳米线等新技术,而英特尔将依靠这些持续推出的系列创新技术(真正体现英特尔的技术实力),来支持其在移动芯片市场上的竞争和发展。ARM系制造商(高通、NVidia、TI、Marvel及苹果等)采用FDSOI技术,并采用精密制程和多核工艺,迎接来自英特尔的挑战。

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