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英特尔宣布计划在2024年或2025年追赶并超过当前公认的半导体工艺领导者TSMC。这绝对是一个艰巨的目标，因为英特尔在推出其10纳米SuperFin（现在称为Intel 7）和7纳米（现在称为Intel 4）工艺节点时推迟了计划进度。首先，我们将关注计划中的半导体工艺节点以及它们将何时出现。然后我们将关注地点：英特尔正在投资新的晶圆厂和晶圆厂升级的地点。接下来，我们将讨论谁，因为英特尔宣布了一些有趣的晶圆厂合作伙伴。最后，我们将关注为什么。为了预示结论：英特尔将工艺节点领导地位视为其业务的生死攸关的方面。

英特尔打赌其10纳米SuperFin节点不需要EUV光刻。这是一场保守的赌博，但并没有取得成功。该10纳米节点的推出被推迟，英特尔在摩尔定律曲线上失去了竞争优势。作为额外的后果，由于英特尔的工艺工程师需要学习EUV，因此进入7纳米节点时也推迟了。这两个工艺节点现在分别称为Intel 7和Intel 4，已经投入生产。

在Pat Gelsinger于2021年初接任英特尔首席执行官不久之后，他宣布了截至2025年的工艺节点计划。这些计划要求在四年内穿越五个工艺节点，包括新命名的Intel 7和Intel 4节点。英特尔于2023年中宣布，Intel 3工艺节点，公司的最终FinFET工艺节点，已经达到了产量和性能目标，并将准备好在2024年量产Granite Rapids和Sierra Forest CPU。

下一个工艺节点是Intel 20A（“A”表示埃米），引入了公司工艺技术的两个主要变化。首先，FinFET被淘汰，RibbonFET取而代之。 RibbonFET是英特尔对环绕FET通道以改进对通道电流控制的门的门体所有区域（GAA）FET的称呼，从而提高性能。许多公司都在开发GAA FET工艺。在2023年中，三星宣布已经开始制造其基于该公司的Multi-Bridge-Channel FET（MBCFET）的3纳米工艺技术。这是三星版本的GAA FET。

Intel 20A还将PowerVia，英特尔的背面电源技术，引入到制造工艺节点。 PowerVia技术将许多新的工艺步骤引入IC制造中，因为它将整个电源传递系统从芯片顶部移动到芯片的背面，这是自1959年Fairchild Semiconductor的Jean Hoerni为IC制造专利制定平面工艺以来的情况。将电源从芯片的背面传递到芯片正面上的晶体管需要通过薄化的硅晶片钻孔，然后填充这些孔以通过从背面电源传递系统到晶体管的金属连接。

背面供电有很多优势，但其中两个最重要的优势是增加用于将电源传递到芯片晶体管的金属，从而减少芯片上电源供应的下降和噪声，并且将电源分布布线从芯片的正面移除，从而释放芯片顶部金属层的空间，从而使信号路由变得不受限制。

RibbonFET和PowerVia技术都存在风险。通常，工艺开发团队每次只会引入一个重大变化。然而，Gelsinger很不耐烦，他正在推动这个工艺节点的迅速推进，因此这两种技术将同时出现在Intel 20A工艺中。为了缓解一些风险，英特尔工艺工程师创建了一个仅供内部使用的工艺节点，将PowerVia背面电源传递系统添加到Intel 4工艺节点中。在2023年中，英特尔报告称，这一改变单独带来了6%的性能提升。英特尔声称，Intel 20A工艺将在今年上半年准备好投产。在2023年底，首席执行官Gelsinger宣布，后续工艺节点Intel 18A将在2024年底之前投产。 TSMC表示，其相当的工艺节点N2将在2025年下半年投产，因此看起来英特尔可能确实在今年年底之前处于领先地位，前提是一切按计划进行。

开发新的工艺节点是一回事。在生产规模上使用新工艺节点制造芯片则完全是另一回事，因此英特尔还启动了大规模的资本密集型项目，对其现有晶圆厂进行升级，并建设全新的晶圆厂。这个建设热潮需要英特尔的财政和相关政府投入数百亿美元。英特尔升级了爱尔兰Leixlip的一家制造晶圆厂，并最近在该地点启动了Intel 4工艺。英特尔正在亚利桑那州钱德勒建造两家新晶圆厂，以运行Intel 20A工艺。该公司在俄亥俄州利金县建立了一个新的制造工地，并正在建设一个Intel 18A工艺的晶圆厂。英特尔还最近宣布计划在德国Magdeburg建造一家新的晶圆厂，以使用Intel 18A工艺节点制造芯片。该公司还在以色列Kiryat Gat建造晶圆厂，以使用其较旧的FinFET工艺节点制造芯片，并计划在马来西亚和波兰建造新的封装设施。

有一句关于半导体行业的老话适用：“填满晶圆厂。”这是控制制造成本的唯一方法。一个空置的晶圆厂会浪费很多钱。英特尔幸运地一直拥有备受欢迎的产品，可以填满其晶圆厂，但Gelsinger是半导体行业的老手，知道保持晶圆厂充实需要各种各样的芯片。这就是他创办英特尔晶圆厂服务（IFS）的原因之一。因此，英特尔一直与客户达成晶圆厂交易，以帮助保持其晶圆厂充实。

除了直接的晶圆厂客户之外，英特尔还与其他半导体晶圆厂达成交易。当中国在2023年8月搁置了英特尔对Tower Semiconductor的收购时，两家公司在随后的一个月宣布了一个晶圆厂交易。英特尔将在其新墨西哥州里奥兰乔的晶圆厂为Tower提供晶圆厂服务和300毫米制造能力。就交易而言，Tower将为新墨西哥州工厂购买高达3亿美元的制造设备，以运行其专有的半导体工艺。 Tower的半导体工艺虽然不处于光刻的前沿，但对于电源管理、射频信号处理和低功耗操作等应用来说，它们是领先的工艺。这个月，英特尔和联电宣布了一项类似的合作协议，共同开发12纳米FinFET工艺节点，在亚利桑那州钱德勒的Intel Ocotillo Technology制造工地的Fabs 12、22和32中进行制造。

罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔于1968年创办了英特尔。到1971年，该公司已经开发出第一款商用DRAM，从而创造了DRAM市场，第一款商用微处理器，从而创造了微处理器市场，以及第一款EPROM，从而创造了非易失性半导体存储器市场。英特尔一直在半导体制造商中保持着前十名的地位。该公司在1992年成为半导体销售冠军，并一直保持这一位置，直到2018年，三星因DRAM价格上涨而成为顶级半导体销售商。然而，DRAM价格下跌，英特尔再次夺回了冠军地位。

当市场上某些产品失去高盈利性时，英特尔会退出整个市场。为了防止日本DRAM供应商侵蚀英特尔的市场份额，该公司于1985年退出DRAM市场，以拯救公司免于消失。英特尔曾一度涉足非易失性半导体存储器，并且目前不在该市场上，因为它于2020年出售了其Flash存储业务。此外，英特尔目前正在分拆2015年收购的Altera时从中获得的FPGA业务，但这没关系，因为分拆后的FPGA公司将立即成为IFS的大客户。 （新FPGA公司的大揭幕计划于2月29日举行。）

然而，英特尔不能放弃其微处理器业务中的核心产品线，否则就会灭绝，因为它没有其他大型业务可以退而求其次。为了保持这一业务，英特尔必须抵挡其长期竞争对手AMD，后者已经在PC和服务器CPU业务中取得了一些进展，部分原因是英特尔失去了工艺领导地位。因此，这对英特尔来说是一个生死攸关的问题。由于TSMC制造AMD的处理器，英特尔在领先微处理器领域的战略必须包括在每个新的半导体工艺节点上超过TSMC，同时为每个新的工艺节点设计先进的处理器。输掉这场比赛意味着英特尔最终将消失。

Gelsinger在四年内穿越五个工艺节点的计划是赢得这场比赛战略的一部分，我认为Gelsinger的IFS及其拟议的作为主要半导体晶圆厂的角色是他确保英特尔技术开发和制造团队始终专注于积极的工艺开发和晶圆厂建设的方式之一。这并不是说Gelsinger的战略中没有其他无数元素。相信Gelsinger和英特尔所说的，以及TSMC所说的，英特尔今年确实有可能从TSMC夺回半导体工艺领导地位。如果Gelsinger和英特尔成功，这将是这家公司在过去半个世纪为半导体行业取得的又一场艰苦的胜利。

关键词： 英特尔 芯片技术