英特爾(Intel)稍早前推出了基于人們期待已久，稱之為三閘(tri-gate)的 3D 電晶體所設計的 22nm 制程。三閘極電晶體首次披露是在2002年，而今，它將成為英特爾 22nm 節(jié)點的基礎。另外，英特爾還展示了全球首個 22nm 的微處理器(代號 Ivy Bridge )。

    Ivy Bridge 以該公司 Core系列處理器為基礎，它將是首批采用三閘電晶體量產的晶片。Ivy Bridge預備今年底可進入量產。

    然而，英特爾仍未宣布 22nm 的行動處理器──用于抵御來自 ARM 陣營的競爭威脅。

    英特爾的22nm制程也將基于英特爾的第三代high-k/金屬閘方法。它也將使用銅互連、應變矽和其它特性。同時，就像32nm制程，英特爾也將采用193nm浸入式微影技術。

    英特爾并未透露更多有關low-k互連技術的細節(jié)。但英特爾堅稱并未使用絕緣矽(SOI)技術。據英特爾表示， SOI 晶圓將增加10%左右的總制程成本。

    三閘電晶體象徵著IC產業(yè)的一次重大轉變。數(shù)十年來，這個產業(yè)一直使用傳統(tǒng)‘平坦’的2D平面閘極。而英特爾尋求以更薄而且能在矽基板上垂直升起的3D矽鰭薄片來取代平面閘極。。

    其他領先的晶片制造商也都在尋找在多閘極電晶體架構，包括IBM的fab club、臺積電(TSMC)等。在英特爾之外，這種三閘極電晶體技術被稱作 FinFET。臺灣的臺積電計劃在14nm節(jié)點推出其最初的FinFET。

    至少未來三年，英特爾將在多閘極電晶體競賽中領先，英特資深院士暨處理器架構及整合制程總監(jiān)Mark Bohr說。Bohr表示，三閘極技術可以擴展到14nm節(jié)點，但他在談及22nm的下一個節(jié)點時突然停頓了一下。

    這家晶片巨擘稱其技術為‘完全耗盡型三閘極電晶體’。三閘極電晶體在一個垂直鰭架構的三個面上形成導通通道，以提供‘完全耗盡型’的操作。

   “電流的控制是透過在矽鰭的三個面上各自建置一個閘極來完成，其中2個閘極各自放在一個面上，另一個則穿越頂端──而非像2D平面電晶體僅放置一個閘極在頂端，”英特爾表示。“更多的控制能讓電晶體在切換至‘開啟’狀態(tài)(以提高效能)時能流入更多的電流，而在‘關閉’狀態(tài)(達到最低的耗電)時讓電流盡可能接近于零，并且讓電晶體能快速在兩種狀態(tài)之間切換(以達到更好的效能)。”

    該公司稱，與英特爾的32nm平面電晶體相較，22nm的三閘極電晶體在低電壓下提供了37%性能強化。這意味著該技術更適合必須降低開關功耗的小型手持裝置。此外，新技術也能以不到一半的功耗，達到與采用2D平面電晶體之32nm制程相同的效能。

    要實現(xiàn)22nm制程，英特爾必須進行更多的‘雙重圖形’(double patterning)步驟，Bohr說。但整體而言，該公司將在22nm技術中使用標準晶圓廠工具，而制程成本僅增加2~3%。

    22nm制程又稱1270，它已進入生產。首先會在奧勒岡州的D10晶圓廠生產，而后亞利桑那州的F32廠將在今年下半年量產。

    去年，半導體觀察家們對英特爾同意為可編程邏輯新創(chuàng)業(yè)者Achronix Semiconductor代工的消息感到震驚；而根據一份報告，英特爾顯然與另一家可編程邏輯業(yè)者Tabula Inc.,達成了同樣的代工協(xié)議。但英特爾拒絕評論有關Tabula的報導，一位發(fā)言人則稱此為謠言。

    稍早前，Piper Jaffray的分析師表示，他們認為英特爾將爭奪蘋果公司的代工業(yè)務。

    分析師對英特爾22nm三閘極技術有著不同見解。“其性能令人印象深刻，” Gleacher & Co. 分析師Doug Freedman說。

   “與平面型技術相比，這只會增加約2%~3%的最終晶圓成本──這部份是用于制造矽‘鰭’以建構3D電晶體通道和閘極，從而提供比平面型技術更好的微縮因子──這可能足以抵銷額外成本并獲得晶片微縮的優(yōu)勢，”他說。“三閘極可調節(jié)以降低漏電流(完全耗盡型電晶體)或是實現(xiàn)更低的閾值。結果是能在更低功耗/低電壓操作下獲得更佳效能。”

    英特爾22nm產品首個瞄準的應用是桌上型電腦/伺服器，但Freedman認為，這家晶片巨擘應該先著眼于另一個部分。“為什么不先攻行動市場？”他質疑。

行動處理器仍缺席22nm盛宴？

    “事實上，這是x86產品首次使用3D電晶體閘極技術，這將有助于彌補x86架構在最佳化低功耗方面迎戰(zhàn)ARM時所面臨的挑戰(zhàn)。我們并不認為游戲規(guī)則會就此改變，但看來x86與 ARM的戰(zhàn)爭仍持續(xù)升溫，”Freedman說。

   “英特爾還未將其最好的一部份應用在超行動和平板市場，因為其新產品將針對伺服器和筆電/桌上型電腦等產品，”他說。“結果是至少在2012年底前手機和平板市場看來都不大可能導入新技術。手機市場需要9個月的時間才能完成一款手機從設計到問世的認證及上市周期。我們不相信英特爾在2012年初以前能向OEM廠商們提供基于22nm制程的手機晶片。”

   “原先推測英特爾在過去幾天可能會推出一些新的行動處理器，這些產品可能會立即對 ARM 的業(yè)務和/或Nvidia的Tegra造成影響。不過，我們沒有看到這些消息發(fā)布，特別是英特爾的行動/平板/智慧手機業(yè)務負責人在幾星期前閃電請辭，”Raymond James & Associates Inc.分析師Hans Mosesmann在一份報告中指出。

    這并不奇怪，英特爾正在全速朝行動領域前進。該公司最近發(fā)布了代號為 Oak Trail的45nm制程行動處理器。據英特爾的新任筆電及平板事業(yè)部副總裁Stephen Smith表示，不久后OEM將推出采用該處理器的產品。

    繼Oak Trail之后，英特爾正在準備兩款基于32nm的行動處理器，包括Medfield 和 Clover Trail 在內。Smith 對EE Times透露，Medfield是針對智慧手機。Clover Trail 則將把英特爾推入更廣泛的行動領域，他表示。不過，他并未透露任何基于22nm的產品。

    無論如何，“該公司相信三閘極電晶體將能讓摩爾定律(Moore’s Law)從英特爾的22nm制程再往下延續(xù)。這就意味著需要更低功耗、更低的每電晶體成本，以及更高的性能，”Mosesmann說。

   “與英特爾大約4年前發(fā)布45nm節(jié)點后閘極(gate last) high-k金屬閘極電晶體時相同，毫無疑問，英特爾仍在制程技術方面領先半導體產業(yè)，”他表示。“英特爾并不是唯一一家真正采用或考慮3D電晶體的業(yè)者，事實上，GlobalFoundries認同該技術；意法半導體(STMicroelectronics)──并不認為這是理想的低功率方案；而三星(Samsung)──正在評估3D和平面兩種方法。我們相信，英特爾可能會領先競爭對手2年左右。”