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英特尔14/16纳米、台积电、三星14/16纳米的区别

2016-07-27
类别:业界动态
eye 422
文章创建人 拍明


  行动装置如智慧型手机、平板电脑等应用领域,对于半导体晶片的需求走到超低功耗,制程技术从28奈米制程,到20奈米制程,将于2015年进入第一代3D设计架构的FinFET制程,也就是14/16奈米世代。

  台积电2015年下半即将量产16奈米世代,英特尔、三星电子(Samsung Electronics)、GlobalFoundries将是14奈米制程世代,英特尔早一些量产,之后是三星,GlobalFoundries制程技术将属于三星阵营。

  台积电因为为大客户苹果生产20奈米制程晶片,因此16奈米制程技术问世时间较晚,相较之下,三星电子在技术上跳过20奈米制程,直接生产14奈米制程世代。

  根据巴克莱(Barclays)统计,2015年三星在FinFET制程世代可以拿下53%的市占率,相较于台积电FinFET制程可拿下39%,三星在 2015年仍是暂时领先,但预计到了2016年,台积电的市占率预计可将达61%,而三星和GlobalFoundries联手拿下约39%,台积电重新夺回主导权地位。

  台积电、三星与英特尔的先进制程竞赛打得火热,在目前14/16 纳米之后,制程战一路来到了10 纳米。这些数字背后的意义其实指的是「线宽」,精确一点而言,就是金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)的闸极长度(Gate Length)。

  场效电晶体用闸极来控制电流的通过与否,以代表0 或1 的数位讯号,也是整个结构中最细微、复杂的关键,当闸极可以缩小,电晶体体积也能跟着缩小,一来切换速度得以提升,每个芯片能塞入更多电晶体或缩小芯片体积;再者,当闸极长度愈小,闸极下方电子通道愈窄,之间的转换效率提升、能量的耗损也能降低,收减少耗电量之效,但当闸极太薄,源极与汲极距离愈靠近,电子也可能不小心偷溜过去产生漏电流,加以也有推动力不足的问题,这也是为何制程微缩难度愈来愈高;台积、英特尔与三星群雄间争的你死我活的原因。

英特尔14/16纳米、台积电14/16纳米、三星14/16纳米

  英特尔14/16纳米、台积电14/16纳米、三星14/16纳米制程节点数字都灌水?

  包含半导体芯片和系统还原工程与分析厂商ChipWorks、Techinsights 与半导体分析厂商Linley Group 都对台积电、三星、英特尔16/14 纳米做过比较。

  从Linley Group 与Techinsights 实际分析的结果,包含英特尔、台积电与三星在14/16 纳米实际线宽其实都没达到其所称的制程数字,根据两者的数据,台积电16 纳米制程实际测量最小线宽是33 纳米,16 纳米FinFET Plus 线宽则为30 纳米,三星第一代14 纳米是30 纳米,14 纳米FinFET 是20 纳米,英特尔14 纳米制程在两家机构测量结果分别为20 纳米跟24 纳米。

英特尔14/16纳米、台积电14/16纳米、三星14/16纳米对比图

  英特尔技术真的依然狠甩台积、三星?

  调研The Linley Group 创办人暨首席分析师Linley Gwennap,在2016 年3 月接受半导体专业期刊EETimes 采访时,也透露了晶圆代工厂间制程的魔幻数字秘密,Gwennap 指出,传统表示制程节点的测量标准是看闸极长度,但在行销的努力下,节点名称不再与实际闸极长度相符合,不过,差距也不会太大,Gwennap 即言,三星的14 纳米约略等于英特尔的20 纳米。Gwennap 认为,台积电与三星目前的制程节点仍落后于英特尔,以三星而言,14 纳米制程称作17 纳米会较佳,而台积电16 制程其实差不多是19 纳米。

  但美国知名财经部落格The Motley Fool 技术专栏作家Ashraf Eassa 从电子显微镜图来看,认为英特尔、三星甚至台积电在三者14/16 纳米制程差距或许不大。Ashraf Eassa 对比英特尔14 与22 纳米,以及三星14 纳米的电子显微镜图,其指出,英特尔14 纳米侧壁的斜率要比22 纳米垂直,根据官方的说法,这能使英特尔的散热鳍片(fin)更高更瘦,以提升效能。

三星14 纳米

  而三星14 纳米制程电子显微镜图相较起来,和英特尔14 纳米制程还比较相近,加以Ashraf Eassa 用台积电宣称16 纳米FinFET Plus 能比三星最佳的14 纳米技术在相同功率下,效能能比三星提升10% 来推测,台积电16 纳米FinFET Plus 的晶体管结构应与三星相差不远,甚至鳍片(fin)会更加细长。



责任编辑:Davia

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