FPGA業(yè)務(wù)僅占營(yíng)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(guò)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(jìng)爭(zhēng)壓力,這將幫助AMD逐步超越英特爾;
近幾年來(lái),英特爾一直深陷制造工藝升級(jí)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(wèn)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(lái),AMD的表現(xiàn)逐漸蓋過(guò)了英特爾,這已經(jīng)不是什ô行業(yè)秘密了。推動(dòng)AMD卓越表現(xiàn)的一大動(dòng)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(duì)英特爾產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)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(shí)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(duì)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(gè)不是很準(zhǔn)確的電·尺寸。長(zhǎng)期以來(lái),英特爾碾壓AMD等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的一大利器就是它的制造工藝優(yōu)勢(shì),但是現(xiàn)在,這種傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)已經(jīng)慢慢喪失了。
實(shí)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(huì)在工藝技術(shù)上落后于AMD。不過(guò)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(tái)積電等代工廠有所不同,英特爾的數(shù)據(jù)實(shí)際上更為接近國(guó)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(zhǎng)時(shí)間了,近年來(lái)它一直在努力升級(jí)制造工藝卻困難重重。本來(lái),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(guò)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(jì)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(wèn)世。
英特爾之所以無(wú)法把10納米大規(guī)模量產(chǎn),主要是因?yàn)榱悸侍?,即在生產(chǎn)出來(lái)的晶圓上制造出來(lái)的正常芯片占比過(guò)低。如果一片晶圓上產(chǎn)生不了能夠通過(guò)所有測(cè)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(huì)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(guò)去曾經(jīng)提供過(guò)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(gè)進(jìn)入大批量生產(chǎn)階段的微處理器,CES展會(huì)上給出的時(shí)間點(diǎn)是否準(zhǔn)確當(dāng)然要取決于英特爾會(huì)不會(huì)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(lái)幾個(gè)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(hào)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(wèn)題。但是我看,δ必然也!
為什ô說(shuō)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(wèn)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(wèn)題。首先要提到的原因是,從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),F(xiàn)PGA對(duì)制造缺陷引起的良率問(wèn)題不敏感,或者說(shuō)即便制造工藝存在缺陷,也能更容易地制造出FPGA來(lái)。
FPGA不像微處理器那樣,設(shè)計(jì)一個(gè)可以執(zhí)行程序的電·,然后開(kāi)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(shí)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(huì)產(chǎn)生沖突。要執(zhí)行的處理任務(wù)會(huì)分配到FPGA的特定分區(qū)內(nèi),這個(gè)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(huì)影響分區(qū)的操作。
這就是說(shuō)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(duì)于微處理器來(lái)說(shuō)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(guò)重新配置來(lái)解決,只要有足夠的門(mén)電·,F(xiàn)PGA仍然可以正常使用。
就是說(shuō),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(lái)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(guò)低,使得制造工藝無(wú)法應(yīng)用到通用微處理器上,我們依然可以用它來(lái)生產(chǎn)FPGA。
當(dāng)良率較低時(shí),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(jià)的FPGA,但是高端FPGA的成本可能高達(dá)數(shù)萬(wàn)美金,具體價(jià)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(shuō),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(qǐng)記住,在一片晶圓上能夠制造出來(lái)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(jià)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。