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文7月24日,英特尔(Intel)发布Q2财报,与营业额及净利润均同比超20%的漂亮相比,7nm制程工艺的一再跳票和推迟,则显得格格不入。由于7nm制程工艺中仍存在“缺陷”,导致了英特尔生产进度落后于其内部产品路线图一年时间。此前英特尔原计划采用7nm制程的芯片将在年底上市,现在看来,这一进度将至少会推迟到年的年中。英特尔7nm制程再一次放了市场的“大鸽子”。两天后,《华尔街日报》报道,英特尔考虑将其部分制造业务外包,使用其他企业的生产力,不必所有程序都亲历亲为。本周一上午,中国台湾《工商时报》称,英特尔已与台积电达成协议,明年将开始采用台积电6nm制程量产18万片处理器或绘图芯片。受这一消息影响,台积电股票在开盘后迅速拉升,到当地时间10点33分,已经上涨超过9%。台积电一向不评论单一客户接单及业务发展,英特尔亦表示不评论该市场传言。但是,这并不能阻碍市场的热情。一路“奔腾”的江湖地位年3月22日,英特尔正式对外发布了奔腾(Pentium)处理器,这是英特尔在品牌和命名上的第一次突破。这打破了此前英特尔发布的四代微处理器均以纯数字如/命名的方式,开始真正地建立起属于英特尔的芯片王朝,也是从这一年开始,英特尔成为全球最大的半导体公司,并持续近数十年。从市值上看,英特尔只被三星短暂地超越过,就很快又重新回到了全球第一的宝座。虽然在今天,英特尔已经被台积电完全超越,在这场处理器制程的战争中,英特尔事实上已经被台积电斩于马下。但在过去几十年中的大部分时间内,英特尔一直是全球最大的芯片制造商。内部代号为P5的第一代奔腾(第五代x86)微处理器,采用了管线化(Pipe-Lined)的循序(In-Order)超纯量(Superscalar)技术,并以0.8um制程制造;接着推出的是P54,是把P5缩小到0.6um制程;P54之后接著是P54C,使用0.35um制程,这一制程工艺,是全球第一款采用纯粹的CMOS(互补式金属氧化物半导体)技术的微处理器,相对于之前两代奔腾处理器使用的BipolarCMOS(双极性晶体管和互补式金属氧化物半导体)制程,P54C的集成程度更高、面积更小、晶体管数量更多,而且主频更高,意味着其性能更为强大。初代奔腾系列微处理器在P54C上,英特尔规划了笔记本专用版,至此,英特尔初步在“奔腾”上,完成了台式机及笔记本的全面覆盖布局,在90年代初期,依靠这一战略规划,一举奠定了英特尔的江湖地位。那么,为什么采用0.8um制程、CMOS技术的P5内核,衍生的处理器成为当时最为优异的微处理器呢,并为英特尔的江山立下汗马功劳,这我们就要回到“摩尔定律(Moore’sLaw)”下的制程之争。制程战争推上桌面半导体产业是诞生于美国的原创性技术,以IBM在年12月推出并量产的全晶体管式RCA微型计算机为代表,美国独家掌握全球最领先的半导体工艺与知识产权长达六十年之久,产业链上下游都遵循IBM(及其盟友)的研发节奏,推出新制程、新工艺的半导体产品,如微处理器等。年4月19日,仙童半导体创始人之一、工程师摩尔在《电子学》杂志(ElectronicsMagazine)发表了题为《让集成电路填满更多的组件》的论文,在文中,摩尔预测:半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。年7月16日,摩尔从仙童半导体辞职,以集成电子(IntegratedElectronics)之名,创建英特尔。三年后,推出了第一款名为i的产品,这颗处理器的问世,成为了推动“摩尔定律”前进的开端,即便他仅仅集成了个晶体管,采用的是4位、10um制程、每秒仅可处理条指令。虽然其频率只有kHz,但是i的出现,代表了英特尔在产品技术上践行创始人摩尔对技术的认识的步伐。另一方面,英特尔在i的设计上,将集成电路划分为RAM、ROM和CPU。i微处理器成为了全球第一颗真正意义的CPU,也就是说,他能用于通用计算机。同时,以RAM/ROM为代表的储存器芯片,也成为了英特尔的另一块重要业务,英特尔将半导体产业,分成了储存器与处理器。另一个半导体巨头TI(TexasInstruments,德州仪器)在年3月推出了第一个单芯片上完整的4位ALU(算术逻辑单元)——SN集成电路,这是TI在芯片上制造计算机的第一步。年7月,TI推出TMS-微控制器,这是世界上第一个MCU(单芯片微控制器)。这种芯片确实是一种“芯片上的计算机”,因为它在一块硅上包含了计算机的所有功能。不过,他们接下来的项目,和英特尔一样,走向了微处理器的研发。在i样品面世的三个月后,TI也推出了一款叫TMX的微处理器,这是全球第一款8位的处理器,当他们将样品交到客户CTC(后改名为Datapoint)手上,以满足他们需要针对设想的产品——可编程桌面终端来开发的8位MOS芯片,最终,TMX被拒绝,TI随后放弃了这颗微处理器,也就是说,TMX从来没有进行过商业销售,TI眼睁睁的将一个引领世界的机会,拱手让给了英特尔。同年11月,创造历史的i正式销售,半年后,英特尔的第一颗8位微处理器i推出,不过,i还是10um,但是集成的晶体管上升到了个,最高频率提升到kHz。年12月,摩尔在IEEE国际电子组件大会上,根据当时的实际情况对摩尔定律进行了修正,把“每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”,后来,摩尔定律更为让人熟知的,是“每十八个月增加一倍”的说法。但年9月,摩尔在接受一次采访时表示,他从来没有说过“每18个月增加一倍”,而且SEMATECH路线图跟随24个月的周期。也就是说,摩尔定律的定义归纳起来,主要有以下三各方面:一、集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便增加一倍;二、微处理器的性能每隔18个月提高一倍,或价格下降一半;三、相同价格所买的电脑,性能每隔18个月增加一倍。由于晶体管的排列摆放可以近似于放在正方形之上,要使这个正方形面积缩小一半,晶体管的集成密度要成倍增长,就一定需要考虑到晶体管尺寸和面积的关系,而密度和面积是呈倒数的,晶体管尺寸变为1/sqrt(2)=1/1.(根号二分之一),这样计算面积平方相乘正好就是二分之一的面积,而根号二分之一≈0.7,≈0.7便成了“摩尔定律”中的一个比较神奇的数字。根据摩尔定律,制程节点将以≈0.7倍递减逼近物理极限,从0.8μm、0.5μm、0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.13μm、90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16nm、10nm、7nm,一直发展到未来的5nm、3nm都是如此。在正常演进节点中间,还出现一些最为常用的半节点制程,如28nm、20nm、14nm。事实上从0.13um制程演进到90nm制程节点出现了一些针对制程节点定义的争议。在此之前特征尺寸基本上对应制程进展的物理长度,自65nm开始各厂商节点名称的定义越来越模糊,已不能完全对应器件的物理尺寸。我们可以这么理解:摩尔定律的核心,是处理器的制程、集成度和价格。i发布后两年,i发布,这颗采用6um制程的微处理器,和上代相比,进步了约10um的0.7倍。之后的i、i、i、i80,基本上都遵循了这个定律。奔腾的出现,将制程战争,真正的推到了桌面,而他最初的竞争对手,除了TI和IBM外,便是年成立的台积电。可以说,台积电与英特尔制程之战,从台积电的成立,就已经开始,这是IDM厂商与晶圆代工厂两种形态的竞争。“碾压”中成长的台积电与“群山计划”年,《美日半导体协定》生效一年,美国对日本电子产品如电脑征收%关税,美日贸易战打到顶峰。为承接美国主导下的半导体产业分工转移,台积电在中国台湾工研院的投资下成立,除中国台湾工研院之外,各大半导体巨头中,只有飞利浦(Philips)一家向台积电投资。之后,借助中国台湾工研院投资0万美元的“RCA计划(美国无线电公司(RCA)技术移转授权计划)”引入的技术、飞利浦的资金与台积电创始人张忠谋的个人资源,台积电用了一年的时间,从美国、日本及欧洲,买来了设备,搭建了产线。飞利浦的半导体部门,自然而然成为了台积电最先的客户。后来,飞利浦半导体部门剥离出来,独立成了两家巨头,一家就是专供光刻机设备的ASML,另一家就是NXP(NXPSemiconductors,恩智浦)。但飞利浦的订单,怎么能满足台积电的产能呢?虽然“晶圆代工厂”模式在当时的日本和美国都有公司在做,但是这些公司并没有专门只做代工,而是将代工作为业务板块之一,并没有特别重视。包括台积电一直的代工竞争对手联电,也是在年前后才转型为“晶圆代工厂”。转机,来自于美国当时“扶台抑日”的政策,在半导体产业上游的设计、设备、原料无法与日本、美国竞争的情况下,台积电选择了半导体产业链末端的制造。而美国所给予的支持,初期主要便是由英特尔提供,只不过英特尔没有想到的是,自己在30年后,会被台积电在制程上超越。产线建立后的台积电,制程只有3um和2.5um两种生产工艺,全年产能不到片、6吋晶圆,良率也不高,基本接不到大公司的晶圆订单,整个台积电在以亏损的状态运行。年,年轻的格鲁夫接替摩尔成为了英特尔的CEO,张忠谋凭借与格鲁夫的私交,将格鲁夫邀请到了台积电,想让英特尔救救亏损中的台积电。此时的英特尔,正在进行断臂求生的自救。在东芝(Toshiba)、尼康(Nikon)、日立(HITACHI)等日本半导体公司的竞争下,格鲁夫对英特尔进行了大手术,砍掉了储存器业务,向电脑处理器(CPU)业务转型,集中力量“要做地表最强CPU”。格鲁夫在参观完台积电工厂后,发现台积电的制程工艺比当时英特尔的落后两代半,但格鲁夫最终还是决定将一部分落后制程的生产任务给了台积电,前提是要通过英特尔的认证。格鲁夫是个真正的朋友,英特尔是个严格的师傅,他们给台积电制定了魔鬼检测。在当时半导体制程工艺还仅有二百多道环节的情况下,格鲁夫要求英特尔的工程师们至少要在台积电的产线上,找出二百个问题。对于这种命令,英特尔的工程师们对每道工序要带着“放大镜”一个细节一个细节的去抠,而台积电的工程师们,则面临着前一个问题刚刚解决,下一个问题接踵而至。最终,台积电通过了英特尔的生产认证,这使得台积电终于获得了主流厂商的认可。不过,此后的十余年中,台积电依旧是在英特尔主导的技术进程下生存。年,台积电突破6吋、1um制程,而英特尔的0.8um,在年的i80上已经量产。年,对于台积电来说,是个制程急剧进步的一年,这一年,在英特尔的帮助下,台积电实现了0.8um制程的量产,并逐步解决了0.6um的一些问题,突破了0.6um的重要技术,依附于英特尔技术支持的台积电,不仅通过了英特尔关于ISO的质量体系认证,依靠张忠谋的资源,获得了TI的订单。年成立的博通(Broad
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