英特爾3nm晶體管密度曝光：超越臺(tái)積電2nm，碾壓IBM 2nm

眾所周知，臺(tái)積電和三星早在去年就已經(jīng)量產(chǎn)了5nm制程工藝，相比之下英特爾還停留在10nm制程，其最新的7nm工藝今年一季度才正式流片，可能要等到2023年才能面世。

這里需要指出的是，雖然臺(tái)積電和三星的“5nm”制程工藝的數(shù)字要比英特爾的“7nm”制程工藝更小，但是這并不代表英特爾的7nm制程工藝要落后于臺(tái)積電和三星的5nm制程。因?yàn)橛⑻貭柕闹瞥坦に嚬?jié)點(diǎn)的命名，此前大多都是嚴(yán)格按照摩爾定律來(lái)命名的，即每?jī)赡晟?jí)一代，新一代的制程命名數(shù)字是上一代的0.7倍，對(duì)應(yīng)的晶體管的密度剛好是上一代的約兩倍左右。雖然，有一些工藝節(jié)點(diǎn)的命名并不是上一代的0.7倍，但是其晶體管密度基本也都保持在上一代的2倍左右。

相比之下，三星和臺(tái)積電兩家廠(chǎng)商為搶占晶圓代工市場(chǎng)，在多年前就開(kāi)始玩起了數(shù)字游戲（比如三星的14nm），即制程工藝節(jié)點(diǎn)的命名不再按照摩爾定律的規(guī)則來(lái)命名，新一代的制程工藝的晶體管密度根本達(dá)不到上一代的兩倍，甚至只有上一代的不到1.5倍。經(jīng)過(guò)數(shù)代的累積，這也使得在同樣的制程工藝節(jié)點(diǎn)下，臺(tái)積電、三星的晶體管密度遠(yuǎn)低于英特爾。

根據(jù)此前英特爾公布的數(shù)據(jù)就顯示，臺(tái)積電10nm工藝的晶體管密度只有英特爾10nm制程的0.48倍，三星10nm的晶體管密度只有英特爾10nm的0.51倍，并且在鰭片間距、柵極間距、最小金屬間距、邏輯單元高度等方面，英特爾的10nm制程也是更具優(yōu)勢(shì)。基于此，業(yè)界也普遍認(rèn)為，英特爾7nm制程將與臺(tái)積電和三星的5nm制程相當(dāng)。

近日Digitimes發(fā)布的研究報(bào)告，也分析了臺(tái)積電、三星、Intel及IBM四家廠(chǎng)商在相同命名的半導(dǎo)體制程工藝節(jié)點(diǎn)上的晶體管密度問(wèn)題，并對(duì)比了各家在10nm、7nm、5nm、3nm及2nm的晶體管密度情況。

具體來(lái)看，在10nm節(jié)點(diǎn)，三星的晶體管密度只有0.52億個(gè)/mm2，臺(tái)積電是0.53億個(gè)/mm2，英特爾已經(jīng)達(dá)到了1.06億個(gè)/mm2。英特爾的晶體管密度達(dá)到了臺(tái)積電和三星的兩倍左右。

在7nm節(jié)點(diǎn)，三星的晶體管密度是0.95億個(gè)/mm2，臺(tái)積電是0.97億個(gè)/mm2，而英特爾預(yù)計(jì)將達(dá)到了1.8億個(gè)/mm2。英特爾的晶體管密度依然比臺(tái)積電和三星高出了80%以上。

在5nm節(jié)點(diǎn)上，三星的晶體管密度提升到了1.27億個(gè)/mm2，臺(tái)積電則達(dá)到了1.73億個(gè)/mm2，英特爾將達(dá)到3億個(gè)/mm2。英特爾的晶體管密度比臺(tái)積電高出了超過(guò)73%，達(dá)到了三星2.36倍。

到了3nm節(jié)點(diǎn)，臺(tái)積電的晶體管密度大約是2.9億個(gè)/mm22，三星只有1.7億個(gè)/mm2，英特爾將達(dá)到5.2億個(gè)/mm2。英特爾的晶體管密度比臺(tái)積電高出了超過(guò)79%，達(dá)到了三星2倍以上。即便是英特爾的5nm制程，其晶體管密度也達(dá)到了三星2nm的1.76倍。

至于2nm節(jié)點(diǎn)，目前沒(méi)多少數(shù)據(jù)，IBM之前聯(lián)合三星等公司發(fā)布的2nm工藝密度大約是3.33億個(gè)/mm2，臺(tái)積電的目標(biāo)則是4.9億個(gè)/mm2，均低于英特爾3nm的晶體管密度。

雖然以上數(shù)據(jù)其實(shí)不能100%反映各家的工藝技術(shù)水平，因?yàn)檫€需要考慮到其他的例如鰭片間距、柵極間距、最小金屬間距、邏輯單元高度、功耗、成本等方面的問(wèn)題。但就摩爾定律關(guān)注的晶體管密度指標(biāo)來(lái)看，在同一制程工藝節(jié)點(diǎn)上，英特爾的優(yōu)勢(shì)巨大，甚至相比臺(tái)積電、三星更新一代的制程工藝也同樣具有一定的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。