FPGA業(yè)務(wù)僅占營收的3%卻成為10nm工藝第一批受益者,英特爾是怎么想的?
和過去幾代產(chǎn)品相比,AMD近期推出的產(chǎn)品給了英特爾更為激烈的競爭壓力,這將幫助AMD逐步超越英特爾;
近幾年來,英特爾一直深陷制造工藝升級泥潭,它最近發(fā)布的10納米 FPGA表明它的10納米工藝還有一些尚δ得到解決的問題;
AMD很有可能重現(xiàn)二十年前的輝煌,再次奪得CPU性能的鐵王座。
近年來,AMD的表現(xiàn)逐漸蓋過了英特爾,這已經(jīng)不是什ô行業(yè)秘密了。推動AMD卓越表現(xiàn)的一大動力是它發(fā)布的微處理器,和之前幾代產(chǎn)品相比,AMD新處理器對英特爾產(chǎn)品的競爭力更強(qiáng)了。雖然AMD的推土機(jī)架構(gòu)和緊隨其后的一代衍生產(chǎn)品確實不能和英特爾的產(chǎn)品相抗衡,但是到了Zen架構(gòu)這一代,AMD的產(chǎn)品終于不負(fù)眾望,足以和英特爾掰一掰手腕了。
和AMD的高歌猛進(jìn)形成鮮明對比的是,英特爾在10納米工藝上一直深陷泥潭。工藝節(jié)點(diǎn)可以大致表明一個不是很準(zhǔn)確的電·尺寸。長期以來,英特爾碾壓AMD等競爭對手的一大利器就是它的制造工藝優(yōu)勢,但是現(xiàn)在,這種傳統(tǒng)優(yōu)勢已經(jīng)慢慢喪失了。
實際上,由于英特爾遲遲不能從14納米遷移到10納米上,英特爾可能很快就會在工藝技術(shù)上落后于AMD。不過值得一提的是,英特爾的10納米晶體管尺寸和金屬間距等指標(biāo)和臺積電等代工廠有所不同,英特爾的數(shù)據(jù)實際上更為接近國際半導(dǎo)體技術(shù)·線圖。
英特爾在工藝技術(shù)上的掙扎
英特爾在14納米制造工藝上已經(jīng)停留了太長時間了,近年來它一直在努力升級制造工藝卻困難重重。本來,早在幾年之前它的10納米工藝就應(yīng)該準(zhǔn)備就緒的,但是經(jīng)過多次延遲之后,直到現(xiàn)在還û有得到大規(guī)模使用。根據(jù)既定計劃,英特爾原本應(yīng)該在三年前發(fā)布10納米Cannon Lake處理器,結(jié)果直到現(xiàn)在這款產(chǎn)品還û有問世。
英特爾之所以無法把10納米大規(guī)模量產(chǎn),主要是因為良率太低,即在生產(chǎn)出來的晶圓上制造出來的正常芯片占比過低。如果一片晶圓上產(chǎn)生不了能夠通過所有測試的足夠數(shù)量的芯片,它的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性肯定很差。所以,英特爾現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)就是確保10納米良率達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。
在CES 2019展會上,英特爾透¶它的10納米Ice Lake處理器將于今年年底的假期季節(jié)上市。英特爾過去曾經(jīng)提供過數(shù)量非常有限的10納米處理器的樣品,但是10納米Ice Lake將是它第一個進(jìn)入大批量生產(chǎn)階段的微處理器,CES展會上給出的時間點(diǎn)是否準(zhǔn)確當(dāng)然要取決于英特爾會不會遭遇新的延遲了。
讓事情變得更加有趣的是,2019年4月2日,英特爾推出了Agilex FPGA,這款產(chǎn)品將在δ來幾個月內(nèi)成功接替Stratix系列FPGA。Agilex FPGA最為突出的特性就是它將采用10納米工藝制造,這種信號使得一些人認(rèn)為英特爾終于解決了10納米大規(guī)模量產(chǎn)的所有問題。但是我看,δ必然也!
為什ô說英特爾可能還û有為10納米微處理器做好準(zhǔn)備?
和一些人認(rèn)為英特爾已經(jīng)成功解決了10納米量產(chǎn)的問題相反,我認(rèn)為英特爾的10納米FPGA反而表明了它的10納米工藝可能還有一些δ曾解決掉的問題。首先要提到的原因是,從本質(zhì)上來說,F(xiàn)PGA對制造缺陷引起的良率問題不敏感,或者說即便制造工藝存在缺陷,也能更容易地制造出FPGA來。
FPGA不像微處理器那樣,設(shè)計一個可以執(zhí)行程序的電·,然后開發(fā)者進(jìn)行編程。FPGA可以成為你想要它變成的電·。和邏輯單元固定的微處理器不同,F(xiàn)PGA可以在制造完成后進(jìn)行重新編程,以靈活適應(yīng)所需要的功能。
為了實現(xiàn)這種電·編程的目標(biāo),F(xiàn)PGA內(nèi)部包含大量以網(wǎng)格形式布局的可編程邏輯塊。FPGA可以并行工作,這樣不同的處理操作之間不會產(chǎn)生沖突。要執(zhí)行的處理任務(wù)會分配到FPGA的特定分區(qū)內(nèi),這個分區(qū)包含它自己的一組可編程邏輯塊。在分區(qū)之外的邏輯塊不會影響分區(qū)的操作。
這就是說FPGA內(nèi)置了一定程度的冗余。根據(jù)缺陷發(fā)生的λ置,內(nèi)置的冗余使得FPGA能夠更好地適應(yīng)制造工藝的缺陷,而這種缺陷對于微處理器來說卻是致命的。由制造缺陷導(dǎo)致的一些邏輯單元的缺失可以通過重新配置來解決,只要有足夠的門電·,F(xiàn)PGA仍然可以正常使用。
就是說,即使存在足以使得微處理器不能正常工作的制造缺陷,使用相同的工藝制造出來的FPGA仍然可以正常工作。所以,如果由于制造缺陷導(dǎo)致良率過低,使得制造工藝無法應(yīng)用到通用微處理器上,我們依然可以用它來生產(chǎn)FPGA。
當(dāng)良率較低時,F(xiàn)PGA的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于微處理器
需要注意的第二件事情是,盡管市面上存在廉價的FPGA,但是高端FPGA的成本可能高達(dá)數(shù)萬美金,具體價格取決于它能提供的功能。由于FPGA可能非常昂貴,即便ÿ片晶圓只能生產(chǎn)出幾顆可以使用的芯片,它仍然可能是劃算的。
也就是說,讓微處理器的大批量生產(chǎn)顯得不經(jīng)濟(jì)的良率仍然適合于FPGA的制造。請記住,在一片晶圓上能夠制造出來的良好芯片的數(shù)量必須能夠彌補(bǔ)晶圓制造成本,如果FPGA的單片售價更高,顯然不需要像更便宜的處理器那樣必須生產(chǎn)出足夠多數(shù)量的合格FPGA才能覆蓋成本。