英特爾10nm為何遲遲不能量產，到底是食之無味還是「暗藏殺機」
2020-07-04 騰聞創想我們本以為10代桌面級旗艦會用上10nm製程，但是沒想到依然是14nm工藝，很多主流PC玩家I粉都失望到了極點，也傷透了情懷。實際上，由於開發新架構和改進新工藝需要很長時間和精力，Intel的10nm工藝CPU進展依然緩慢。為了應對銳龍系列CPU，只能繼續在14nm工藝上繼續開發新架構Comet Lake，也就將核心數堆到10個。
實際上，如果用10nm工藝來生產i9 10900K並非難事，但是成本過高，出來的CPU可能上天價！那麼，今天就和大家來聊聊英特爾的10nm到底是怎麼回事，為何遲遲不能量產。到底是食之無味還是「暗藏殺機」？
採用第三代 FinFET（鰭式場效應電晶體）技術，與臺積電的7nm工藝性能基本持平
英特爾10nm工藝採用第三代 FinFET（鰭式場效應電晶體）技術，相比其他所謂的10nm，英特爾10nm可以說領先整整一代。實際上，英特爾10nm製程採用超微縮技術，擁有世界上最密集的電晶體和最小的金屬間距，從而實現了業內最高的電晶體密度。總的來說，根據電晶體密度和晶圓面積來判斷，英特爾10nm工藝與臺積電的7nm工藝性能基本持平。
最小柵極間距縮小，電晶體密度是14nm的2.7倍
英特爾10nm製程的最小柵極間距從70nm縮小至54nm，且最小金屬間距從52nm縮小至36nm。尺寸的縮小使得邏輯電晶體密度可達到每平方毫米1.008億個電晶體，是之前英特爾14nm製程的2.7倍，大約是業界其他「10nm」製程的2倍。
英特爾官方還宣稱，10nm工藝使用的超微縮技術 (hyper scaling)，充分運用了多圖案成形設計 (multi-patterning schemes)，並助力英特爾延續摩爾定律的經濟效益，從而推出體積更小、成本更低的電晶體，將用於製造英特爾全系列產品，以滿足客戶端、伺服器以及其它各類市場的需求。
相比之前的14nm製程，10nm製程提升高達 25% 的性能和降低 45% 的功耗。相比業界其他所謂的「10nm」，也有顯著的領先性能。增強版的 10 納米製程——10++，則可將性能再提升15%或將功耗再降低 30%。
目前英特爾正在改變自家晶圓策略，以較為成熟10nm晶圓技術為翹點，加速晶圓代工業
英特爾定製代工部門不僅在為自家晶片提供代工，也正在試圖幫助全球範圍的客戶採用英特爾的技術和製造能力，為他們提供包括設計、晶圓製造、封裝和測試在內的交鑰匙服務。
通過英特爾領先的技術、業界標準的設計工具套件、晶片驗證的 IP 模塊，以及涵蓋從低功耗系統晶片（SoC）到高性能基礎設施設備的設計服務，英特爾似乎想和臺積電一樣，試圖拓展自家的晶圓代工業務，幫助一些有需要的客戶實現全新的產品支持和體驗，以此在世界上獲得良好的晶圓代工口碑。
實際上，一直以來英特爾定製代工部門都在英特爾的 22 納米、14 納米以及現在逐漸開始成熟量產的10nm FinFET 製程上開發了全功能的設計平臺。相較於上一代14nm的電晶體，10nm工藝可能是有史以來最具性能和效能組合的製程工藝。目前英特爾數據中心處理器、移動端處理器、嵌入式晶片和5G基站晶片都有大部分已經採用10nm工藝製程來生產。
此外，英特爾也向代工客戶提供10nm設計平臺，用於ARM內核和Cortex 系列處理器，該平臺為代工客戶提供 ARM® Artisan® 物理 IP（包括 POP™ IP）。目前，英特爾晶圓代工業務主要通過兩個設計平臺：10GP（通用平臺）和 10HPM（高性能移動平臺），為自家和客戶提供英特爾自家的10nm。這兩個平臺包括已驗證的廣泛矽IP組合、ARM 庫以及 POP 套件，以及全面整合的一站式晶圓代工服務和支持。
英特爾這樣做的目的是針對自家的10nm製程進行的此項技術優化，這意味著代工客戶可以充分利用這些 IP 實現同類最佳 PPA（功耗、性能、面積），在移動、物聯網和其它面向消費者的應用程式上完成高能效、高性能的設計部署。這一點，與臺積電的晶圓代工策略有異曲同工之處。
英特爾為何不把桌面處理器採用10nm工藝來生產
既然英特爾10nm已經能夠代工，並且在伺服器晶片，嵌入式晶片和移動端都可以投入使用，為何不在主流桌面級平臺使用10nm工藝來生產呢？英特爾是一家企業，並不是一家慈善機構，因此利潤考慮才是其根本原因。大家都知道，主流桌面級平臺對CPU頻率和體質要求是最高的，再加上現在核心數越來越多，而CPU Die面積又得控制在相當小的範圍內。這就對晶片工藝的良率提出非常高的要求，如果不是光刻環境控制非常好的話，晶圓是光刻不出像i9 10900K體質如此之好的U。
實際上，像i9 10900K這樣的處理器良率是非常之低的，一塊晶圓上能切割出i9 10900K這樣的CPU Die是非常之少的。這也是i9 10900K賣得如此之貴的根本原因，畢竟成本放在那裡。因此，如果不是使用已經非常成熟的14nm工藝來生產i9 10900K，而是使用成本較高的10nm工藝，這顆處理器的成本恐怕飛漲，價格也可能飆升到萬元以上，像當年i7 6950X一樣。這樣不僅消費者不買單，產品競爭力瞬間殆盡，利潤空間跌到谷底。
總得來說，英特爾每一種新製程總是在移動端和其他良率高的晶片上進行小批量生產使用的。等到生產線賺到利潤並且技術相當成熟、擴大規模後才在主流桌面級平臺投入生產的。因此，想要用到10nm製程的主流桌面級酷睿，恐怕要等多一代吧。
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英特爾10nm工藝跳票至2019年
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跳票數年,英特爾10nm終現身
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