[SemiWiki] Intel/TSMC/Samsung先进制程2022-2025年对比(2022年4月更新)

jerrytsao1月前0

先回顾近期历史, 2014-2019这5年间TSMC/Samsung发布了4个Nodes, 同期Intel只有2个
Intel的两个节点间密度跳跃更大, 但是将对手4个节点放一起看的话, TSMC/Samsung的密度增加幅度超过了Intel并处于领先地位

到了2020年, TSMC和Samsung都已经在生产5nm Class, 相比Intel 10nm(后改名Intel 7)来说工艺密度更高
TSMC从N7进化到N5, Samsung晚些跟上, TSMC N5以最高的密度, 最小的SRAM单元尺寸以及首个硅锗FinFET成为业界领先制程

到了2021年, 晶圆厂的前沿制程更新步伐放缓
Samsung
3nm遇到了良率问题, 预计2022年其3GAE(早期版工艺)将几乎全部用于自家内部产品, 2023年将向外部客户发布3GAP(性能版工艺)
Samsung选择了3nm HNS (Horizontal Nanosheets, 水平纳米片), Samsung称之为MBCFET (Multi-Bridge-Channel FET)
它和GAAFET(Gate-All-Around FET)类似, 主要区别是GAAFET用的纳米线, 而MBCFET则是纳米片
目前基本确认的是HNS生产问题仍在解决当中, Samsung为了抢先使用HNS导致了延期和低良率
TSMC
TSMC原本定在2021年开始风险生产其FinFET 3nm, 但现在已经推迟到了2022年末
回头看的话, TSMC在2019年开始风险生产5nm, 而首个上市的N5产品是2020年Q4的iPhone 12(A14)
同理我们要到2023年才会看到3nm制程的iPhone, TSMC还将该工艺的密度目标从最初的x1.7降到约x1.6, 同时下调了性能目标
Intel
在Samsung和TSMC都在经历延期的情况下, Intel宣布了"Intel Accelerated"这个在4年内实现4个节点的激进路线图
考虑到Intel 14nm用了3年而10nm用了5年, 这确实加速了很多, 发布后很多人对其此持怀疑态度(包括原作者)
但新CEO PAT屡次在公开场合强调工艺进展顺利, 并在最近一次投资者会议中表示18A工艺将提前1年到2024年量产

2022-2025年的工艺预期
2022年
Intel 4nm(原7nm)工艺, Intel首个EUV制程, 性能比7nm(原10ESF, 如ADL)提升20%
Intel之前曾说这一代密度提高了2倍, 但现在只是讲"显著密度提高", 目前估计为x1.8
Samsung 3nm大概率仅用于内部使用, 密度x1.35, 在同等功率下性能提高35%, 在相同性能下功率降低50%
密度改进一般, 但性能和功率改进很不错, 很可能归功于采用了HNS
TSMC 3nm基于FinFET, 将提供约x1.6的密度改进, 在同等功率下性能提高10%, 在相同性能下功率降低25%
2023年
Intel 3nm(原7+)工艺, 性能提升18%, 更密集的库且EUV使用占比更多, 预计密度提高x1.09, 可以认为是半个节点更新
Samsung 3GAP可以开始供外部客户使用
TSMC 3nm出现在iPhone上
2024年
上半年Intel 20A(原5nm)性能预计提升15%, 这将是Intel的第一个HNS制程(官方称之为RibbonFET), 且还将引入背面供电(官方称之为PowerVia)
背面供电在解决了IR功率下降问题的同时使前端互连更容易,预计密度提升为x1.6
下半年Intel 18A(原5+)工艺将率先采用0.55 High-NA EUV光刻机, 性能提升10%, 预计密度提升x1.06, 和Intel 3一样属于半节点更新
18A从2025年提前到2024年, Intel表示他们已经向客户交付了测试设备
2025年
Samsung 2nm得等到2025年底, 预计采用第3代HNS(3GAE算Gen 1, 3GAP算Gen 2), 密度提升相比前几代更大估计在x1.9
TSMC在两周前正式官宣基于GAAFET的2nm工艺, 继续采用0.33 NA EUV光刻机, 2024年底风险生产, 2025年底HVM量产(相关产品则要到2026年)
预计密度提升仅x1.33, 主要考虑到这是TSMC第一个HNS工艺, 加上先前的3nm密度已经相当之高, 再往上拉不了太多
下图是各家制程晶体管预计密度对比(60% NAND Cells, 40% Scanned Flip Flop Cells)

下图是各家制程预计性能对比

可以看到, Intel未来4个制程在密度上没有之前那么激进, 反而在性能上提升较多, 根据SemiWiki在2022年4月的预估
密度: 2025年底TSMC 2nm > 2025年底Samsung 2nm > 2024下半年Intel 18A > 2023下半年TSMC 3nm > 2024上半年Intel 20A > 2023年Intel 3
性能: 2024下半年Intel 18A > 2024上半年Intel 20A > 2025年底TSMC 2nm > 2023年Intel 3 > 2025年底Samsung 2nm > 2023下半年TSMC 3nm
关于EUV光刻机产量跟不上需求的问题
根据业内人士的预估, 各大前沿制程晶圆厂未来最大的挑战是ASML EUV光刻机产量跟不上需求的问题
具体分析请看最后引用里的文章, 这里就看下汇总图
2022-2024这3年内, 对EUV工具的需求将超过供应量, 最新预测是2022年短缺18台, 2023年短缺12台, 2024年短缺20台
从EUV需求分布来看, TSMC拥有最多的EUV系统, 约占全球的一半, 其次是Samsung, 然后是Intel
在这三家公司中, Intel可能是最受EUV供应限制的公司, Intel应该超极后悔几年前排挤EUV不下订单的错误决定

Reference
https://semiwiki.com/semiconductor-services/ic-knowledge/310900-can-intel-catch-tsmc-in-2025/
https://semiwiki.com/semiconductor-manufacturers/intel/309633-euv-and-intel-foundry-services/
https://semiwiki.com/semiconductor-services/ic-knowledge/311036-intel-and-the-euv-shortage/
https://www.tomshardware.com/new ... e-available-in-2026
最新回复 (37)
  • makeit1月前
    引用2
    J叔666
  • sky也许1月前
    引用3
    J叔666
  • 实话说,TSMC 23年3nm,26年2nm还算靠谱(而且参数也迫于无奈进一步注水),三星3nm和2nm也是差不多速度,就是参数对比TSMC进一步注水,就看GAA能不能提供更好的性能,至于intel.......横看竖看只能说,PPT做的真好
  • gtx91月前
    引用5
    darkness66201 发表于 2022-4-27 16:03
    实话说,TSMC 23年3nm,26年2nm还算靠谱(而且参数也迫于无奈进一步注水),三星3nm和2nm也是差不多速度,就 ...
    牙膏能像PPT兑现就牛逼了
  • 楼主jerrytsao1月前
    引用6
    darkness66201 发表于 2022-4-27 16:03
    实话说,TSMC 23年3nm,26年2nm还算靠谱(而且参数也迫于无奈进一步注水),三星3nm和2nm也是差不多速度,就 ...
    你如果继续用14nm时代去看未来的牙膏制程进度, 可以准备好接受Surprise了
    当年10nm Delay的多重原因讲过太多次了, 可以说在现在各制程团队在执行力上已经回来了, 当然因为之前玩脱了还需要暂时落后几年
  • panzerlied1月前
    引用7
    J叔666
  • 楼主jerrytsao1月前
    引用8
    gtx9 发表于 2022-4-27 16:25
    牙膏能像PPT兑现就牛逼了
    第一件事情就是看今年年底Intel 4是否按时出来
  • af_x_if1月前
    引用9
    IBM居然还准备出2nm么
  • panzerlied1月前
    引用10
    af_x_if 发表于 2022-4-27 16:39
    IBM居然还准备出2nm么
    IBM那个2nm指标看着不太高,真出了又要养活一大堆厂商。
  • chungexcy1月前
    引用11
    jerrytsao 发表于 2022-4-27 16:38
    第一件事情就是看今年年底Intel 4是否按时出来
    对,现在对Intel的所有分析,都是基于今年euv加持下的Intel 4工艺能够量产为前提的。别像18年那次发布个10nm就没声了。
  • 讲个笑话,intel 4又又又delay了,所以24H1量产20A看看就好
  • panzerlied1月前
    引用13
    你们觉得intel 4年底量产。
    我当他是真的,那么MTL-P明年Q2首先搭载,然后Q3再MTL-U,MTL-H,这种发布节奏我一点都不乐观。
    P系列压根就不是intel的重点产品。
  • 楼主jerrytsao1月前
    引用14
    我用第三人称 发表于 2022-4-27 16:43
    讲个笑话,intel 4又又又delay了,所以24H1量产20A看看就好
    PAT上来之后, 牙膏制程都是不同团队并行弄的, 这个说实话没有100%的关联性
  • ban2ben1月前
    引用15
    我的评价是六月再具体谈。
    他们数据不太准,六月的VLSI有Intel 4 CMOS Technology Featuring Advanced FinFET Transistors optimized for High Density and High-Performance Computing。
    会讲节点细节。
  • kiteee1月前
    引用16
    J叔666
  • chenwen8341月前
    引用17
    IBM什么情况,不是厂子卖给GF了么
  • 楼主jerrytsao1月前
    引用18
    ban2ben 发表于 2022-4-27 16:53
    我的评价是六月再具体谈。
    他们数据不太准,六月的VLSI有Intel 4 CMOS Technology Featuring Advanced FinF ...
    坐等分析大作
  • panzerlied1月前
    引用19
    我用第三人称 发表于 2022-4-27 16:43
    讲个笑话,intel 4又又又delay了,所以24H1量产20A看看就好
    别当LNL不当干粮
    不过要是真的24H1才量产20A,那已经晚了啊
  • kiteee1月前
    引用20
    chenwen834 发表于 2022-4-27 16:57
    IBM什么情况,不是厂子卖给GF了么
    IBM还留着自己的实验室,实验室可以做研发,研发出来的IP可以授权。只是没有厂子投产了,星星和GF的14nm就有IBM的ip授权
  • ban2ben1月前
    引用21
    jerrytsao 发表于 2022-4-27 16:58
    坐等分析大作
    那个时候应该解封了,解封了就写
  • 比较想知道中芯国际的工艺情况
  • jerrytsao 发表于 2022-4-27 16:32
    你如果继续用14nm时代去看未来的牙膏制程进度, 可以准备好接受Surprise了
    当年10nm Delay的多重原 ...
    按照这个时间表,Intel未来平均12个月一个大节点,tick-tock都是渣渣,2024年的工艺能提前两年干TSMC 2026年的工艺,直接重回60年前摩尔定律刚写出来的年代,前几年TSMC和三星靠着给工艺节点注水和大量的投资才保住两年一个工艺节点,而下一代注水都要三年了,intel想一年一个节点这现实么
  • fairness1月前
    引用24
    多谢总结,学习了!
  • 引用25
    darkness66201 发表于 2022-4-27 17:45
    按照这个时间表,Intel未来平均12个月一个大节点,tick-tock都是渣渣,2024年的工艺能提前两年干TSMC 202 ...
    这个“大”实际看的话其实并不大,提升是比不上之前的真“大节点”的
  • BFG9K1月前
    引用26
    总结:大的要来了
  • csqaclp29天前
    引用27
    工艺方面英特尔大势已去。
  • 我信你个鬼牙膏哦
  • 人撞猪上29天前
    引用29
    darkness66201 发表于 2022-4-27 16:03
    实话说,TSMC 23年3nm,26年2nm还算靠谱(而且参数也迫于无奈进一步注水),三星3nm和2nm也是差不多速度,就 ...
    已经不光是PPT了, 都明确说了测试工具已经交付客户使用.
    量产基本是是十拿九稳的事情.
  • 用户29天前
    引用30
    我觉着intel还是能搞出来的。Jim Keller早早就在PPT上吹多重曝光,intel多重曝光非常熟练,10nm也是在这上翻的车,现在换了EUV应该很快就能上。现在的黑点貌似是intel就算实验室里做出先进工艺,因为EUV机器没几台,也没多少产能。推上有人问meteor lake用intel 4,目标产量那么高,和intel的euv机器数量对不上啊。
  • SheetLorde29天前
    引用31
    Intel的吹牛似乎能自洽。。。10NM卡壳是因为没用EUV,这下用了EUV该能爆发了。。。
  • chp197929天前
    引用32
    都这么喜欢经验主义的吗
  • ttsammammb29天前
    引用33
    还有GF呢,是准备吃老本么
    牙膏准备给高通代工的进度怎么样了,***和tsmc这几年的发展说实话的确吃到了代工的红利
    另外关心的就是牙膏厂的3D Xpoint到底会不会成为累赘
  • slymitec29天前
    引用34
    桌面端和桌面端比
    移动端和移动端比
  • jaxonlau29天前
    引用35
    英文的看不懂 有没人做个中文的对比表
  • crystone29天前
    引用36
    darkness66201 发表于 2022-4-27 17:45
    按照这个时间表,Intel未来平均12个月一个大节点,tick-tock都是渣渣,2024年的工艺能提前两年干TSMC 202 ...
    现实,弯道超车就行
  • Frankness29天前
    引用37
    这是在画饼吗?
  • zoo29天前
    引用38
    等着看intel实现宏大蓝图 ,第一步先赶在2023前把标着2021的intel7的spr整出来好吗?
  • 游客
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