牙膏廠為何10代處理器還是14nm？

可憐的英特爾自從被三星搶了全球半導體的鐵王座后，AMD又跳出來呸呸呸，曾經的半導體行業大哥進入被萬人吊錘模式。看到這種情形，估計芯片之父、英特爾的創始人能把棺材板子拍爛！臺積電早在去年就量產7nm芯片，是不是在芯片工藝制程上，英特爾已經被臺積電秒成了灰？

實際上不是這么回事。臺積電只有進入7nmEUV(極紫外光)芯片階段，才可以稱得上真正領先英特爾，也就是今年。所謂臺積電2018年量產的7nm芯片領先英特爾10nm的說法，其實是站不住腳的。

下面，我一一解析為什么。

為何按70%的比例縮小晶體管柵極會成為工藝節點升級規則？

芯片制造工藝節點又叫工藝代數，采用新的工藝節點代表著芯片制造工藝的換代升級，意味著晶體管密度大幅增加，芯片性能大幅提升。實際上，摩爾定律的延續就是靠芯片制造工藝節點的不斷換代維持的。

如何確定新的工藝節點呢？一個由英特爾主導的行業規則（不是行業標準）規定，新的工藝節點的升級，是將上一代晶體管的柵極寬度縮小大約30%，也就是采用新工藝節點生產的晶體管柵極寬度是上一代的70%。

為什么要按70%比例縮小柵極寬度？因為柵極寬度是原來的70%后，根據面積是寬的平方（這里為敘述方便，將晶體管視作正方形，長與寬相等），晶體管的面積大約是原來的一半，相當于同樣的芯片可以放下多一倍的晶體管。這樣做，可以保證每18到24個月（芯片制造工藝節點升級周期），芯片上的晶體管數量翻倍，正好符合摩爾定律。

說白了，每代芯片工藝節點按70%比例縮小晶體管柵極，就是為了跟上摩爾定律的節奏。摩爾是英特爾公司創始人之一，摩爾定律幫助英特爾從無名小公司成長為行業霸主，這就解釋了英特爾為何要通過主導芯片工藝節點規則，因為它是堅決捍衛和踐行摩爾定律的。

這個規則通過IBM制造技術聯盟來推廣，英特爾、三星、臺積電和格羅方德（簡稱GF）都是其成員。聯盟會定期發布芯片工藝節點路線圖，比如下圖的180nm—130nm—90nm—65nm—45nm—32nm—22nm—14nm—10nm—7nm—5nm……，形成公差大約為0.7（70%）的一個等差數列。

有了工藝節點路線圖的指示，我們什么時候用多少nm的芯片，清清楚楚。

然而，計劃不如變化快，事情不久就起了變化。

為何英特爾和臺積電要在工藝節點上分道揚鑣？

第一個跳出來對這個行業規則說不的是臺積電。

在工藝節點越過180nm后，臺積電不答應了，提出“半工藝節點”的概念，簡單說就是，不一定非要按照70%的比例縮小柵極寬度，可以按80%多一點嘛，外界對此有個通俗說法叫“改良版工藝節點”，或者叫“Xnm+”。舉個例子，臺積電12nm就是16nm的第四代改良版，行業的正式寫法是“16nm++++”。嫌棄16nm改良版本多？臺積電的28nm工藝節點至少有6個改良版本，這才是真的多。具體見下面截圖。

當然，臺積電在28nm上改良版本多還有一個原因，是因為芯片漏電嚴重，還因此戴上臺漏電帽子。不過通過不斷推改良版本，漏電的帽子已經摘掉了。這也從側面說明，芯片制造是真的難，真的高精尖。

回到正題。

臺積電推“半工藝節點”也不是想和英特爾過不去，而是因為可以“一箭三雕”：

客戶基本不用改芯片設計，省錢；

臺積電不用建設全新生產線，只需改造現有舊生產線，省大錢；

“半工藝節點”雖然帶來的性能提升有限，但每一次改良比如12nm改良自16nm，會給一般人工藝節點又升級一代的印象，使臺積電在市場營銷上占有利地位；

為什么說臺積電7nmDUV并不比英特爾10nm先進？

對臺積電的“半工藝節點”的操作，英特爾根本沒放在眼里，畢竟它們是井水不犯河水，但臺積電的老對手三星可不這么想，看著臺積電時不時宣布推出新的工藝節點（很多是半工藝節點），動靜鬧的很大，客戶一個個往那兒跑，屁股也坐不住了，開始跟上操作“半工藝節點”。

結果就是，三星的芯片制造工藝節點版本眾多，14nm、10nm各有4個改良版本，這個節奏直追臺積電了，甚至規劃中的7nm也準備來3個改良版本。

但是，改良版本多了，而且各家叫法不同，容易擾亂市場，最有名的就是蘋果將A9芯片分別讓三星和臺積電代工，因為三星是14nm工藝節點，臺積電是16nm工藝節點，數字差距讓iPhone用戶以為三星代工的芯片效能勝過臺積電代工的，一度鬧出退機風潮。實際上，臺積電的16nm效能略超三星的14nm，原因和14nm只是改良版，不是全新工藝節點有關。

不過，相似的一幕在英特爾和臺積電之間上演。自從臺積電在去年量產7nm芯片后，英特爾在今年才剛剛量產10nm芯片，看起來英特爾在工藝節點上落后臺積電一代，實際并非如此。

一方面，臺積電量產的7nm是DUV（深紫外光源），可視作一個改良版本，而還沒有量產的采用EUV（極紫外光源）7nm才是全新的工藝節點，芯片的性能才會大幅提升。

實際上，不玩數字游戲，從每平方毫米的晶體管數量這個指標，更能看出工藝節點是否“摻水”。

以采用10nm工藝的Core i3 8121U為例，其每平方毫米的晶體管數量為1.008億個，數字比它小了30%的臺積電采用DUV光源的7nm工藝制造的芯片，每平方毫米的晶體管數量為1.0123個，兩者相差并不大，說明臺積電的7nm工藝屬于改良版。

反過來說，在去年，臺積電的工藝制程優勢相對于英特爾并不具備壓倒性優勢。只有采用EUV光源的7nm工藝節點量產，而英特爾相應的7nm工藝節點跳票，才可以說臺積電在工藝制程上領先英特爾一代。而臺積電剛剛量產EUV光源的7nm芯片，所以領先英特爾可以說是“剛剛”吧。

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