英特尔10nm工艺领先对手三年 性能碾压台积电三星技术优势解析
提到半导体制造工艺，很多人第一反应都是台积电或者三星，毕竟这两家是现在全球规模最大的两个晶圆代工厂，好像大部分高端芯片都是他们做出来的。但其实论芯片工艺的技术积累，英特尔才是真正的老前辈，最近这些年关于10nm工艺的讨论里，越来越多人发现，英特尔的10nm，其实比台积电三星同节点的工艺，领先了差不多三年，性能优势还真不是吹出来的。
先给不太懂芯片的朋友捋清楚，现在半导体行业的工艺节点命名，其实早就不是以前那个按晶体管最小尺寸来命名的规则了。说白了，现在各个厂的节点名称，更多就是个 marketing 代号，同一个数字，不同厂家做出来的密度、性能差得远。
比如英特尔的10nm，按晶体管密度来算，每平方毫米能做到大概1亿个晶体管。那台积电同阶段叫7nm的工艺，密度是多少？大概也就不到9000万，三星的7nm even更差一点，不到8000万。要是换算过来，英特尔10nm的密度，其实对标台积电的7nm+甚至早期5nm，而台积电第一次拿出密度和英特尔10nm相当的工艺，已经是2018年之后的事了，比英特尔晚了整整三年。
很多人可能会说，英特尔不就是密度高一点吗？那又能怎么样？其实密度高就是所有性能优势的基础。同样面积的芯片，能放下更多晶体管，要么就能做更强的功能，要么就能降低功耗，还能提升良率，降低成本。
举个大家都能看懂的例子，同样做一块i7级别的CPU核心，用英特尔10nm做出来，核心面积比用台积电7nm做出来还小一圈。面积小了，出问题的概率就低，一块晶圆能切出来的合格芯片就更多，单颗芯片成本反而更低，这对消费级产品来说，就是实打实的价格优势。
那英特尔这个10nm的技术优势到底是哪来的？我们拆开来说。
首先是栅极的设计，英特尔在10nm就用了全新的鳍式场效应管改进版本，鳍片的高度比之前14nm提升了不少，还优化了鳍片的间距控制，比台积电三星同代的鳍片设计，控制漏电的能力强了快20%。漏电少了，芯片就能在更低的电压下跑满频率，同等性能下功耗降一大块，或者同等功耗下性能提一大块，这个改进是很关键的。
然后是金属互连层，这个可能大家不太熟，简单说就是芯片里把各个晶体管连起来的电线。以前工艺都是用铜线做互连，到了10nm这个级别，铜线的电阻已经降不下去了，英特尔第一个在大规模量产工艺里用了钴金属替代铜做局部互连。钴的电阻比铜低，同样线宽下，能承受更大电流，还不容易出电迁移的问题，寿命更长。台积电和三星那时候还在用铜线，直到后来往5nm走的时候才开始大规模换钴，又是晚了三年左右。
还有EUV也就是极紫外光刻机的使用，很多人觉得英特尔10nm没用EUV，比台积电三星的7nm落后，其实这里面有误区。英特尔10nm一开始的设计，其实就考虑了后续用EUV升级，早期量产的版本用的是多重曝光的DUV，但是多重曝光的精度控制，英特尔做得比谁都好。大家都知道多重曝光容易套不准，出良品率问题，英特尔做了几十年工艺，对曝光的对齐精度控制，积累的经验不是台积电三星能一下子追上的，10nm的多重曝光良率最后做到了90%以上，比很多EUV工艺初期良率还高。后来英特尔升级10nm Enhanced SuperFin的时候，也顺利用上EUV，性能再提了一波，而这时候台积电三星才刚把EUV用稳定。
还有一个大家容易忽略的点，就是英特尔本身既是设计公司又是制造公司，IDM模式的优势就在这里。工艺和设计是一起打磨的，10nm工艺从一开始就是为英特尔自己的CPU架构优化的，不管是内存控制器还是核心频率，所有参数都能捏合得最好。而台积电三星是代工厂，要给不同客户的不同架构做适配，工艺优化只能往通用方向走，很难针对某一类产品做到极致。
我们拿实际产品来比，英特尔第12代酷睿用的就是改进后的10nm工艺，当时同价位的AMD Zen3是台积电7nm做的，单核心性能，12代酷睿比Zen3强了10%以上，功耗还低了差不多15%。后来13代酷睿继续用10nm升级，单核心频率直接干到了5.8GHz，这个频率，台积电三星的同密度工艺直到现在都很难稳定做出来，就算做出来，功耗也会高得吓人，根本没法用在消费级笔记本和台式机上。
放在移动端更明显，现在很多轻薄本用的酷睿低压U，10nm工艺能做到15W持续输出就能跑4.8GHz，而同期用三星5nm做的竞品，同样15W只能跑到4.2GHz，性能差一截，续航还短。这就是工艺实打实的差距。
那为什么之前很多人觉得英特尔10nm落后呢？主要是英特尔早期量产遇到了问题，推迟了两年多时间才出来，给大家留下了10nm难产的印象。但是技术门槛放在那里，英特尔咬牙啃下来了，出来之后的技术水准确实领先了，等台积电三星追上来，三年时间已经过去了。
而且现在英特尔的10nm工艺还在不停升级，从一开始的10nm到10nm+再到10nm ESF，晶体管密度越做越高，性能也越来越强，现在最新的10nm改进版，密度已经接近台积电第一代5nm了，领先优势还在保持。
说白了，半导体工艺拼的就是几十年的技术积累，不是喊几句口号就能追上的。英特尔做了这么多年芯片制造，底蕴确实深厚，这次10nm工艺的领先，也不是偶然，是这么多年技术投入堆出来的结果。未来英特尔往7nm、3nm走，这种技术积累带来的优势，应该还会继续保持下去。
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[Q]：为什么说英特尔10nm工艺比台积电三星同阶段工艺领先三年？
[A]：节点名称现在只是营销代号，实际以晶体管密度来看，英特尔10nm密度对标台积电7nm+/早期5nm，台积电推出同等密度工艺比英特尔晚了整整三年，因此才有领先三年的说法。
[Q]：半导体工艺的节点名称现在还是按实际尺寸命名吗？
[A]：早就不是了，现在的工艺节点名称只是各厂商的营销代号，相同数字的节点在不同厂商手中，实际性能、密度差距很大。
[Q]：晶体管密度高有什么实际好处？
[A]：同样面积的芯片能放下更多晶体管，可以实现更强功能、降低功耗，同时芯片面积更小能提升良率，降低单颗芯片的生产成本，对终端产品来说就是性能和价格优势。
[Q]：英特尔10nm的技术优势具体来自哪里？
[A]：主要来自三个方面，一是改良版鳍式管设计漏电控制更好，同等性能功耗更低；二是提前用钴金属替代铜线做互连，电阻更低性能更稳定；三是多年积累的曝光精度控制，多重曝光良率比竞品初期EUV工艺还高。
[Q]：英特尔10nm没用EUV光刻机是不是就落后了？
[A]：并不是，英特尔10nm设计之初就预留了EUV升级空间，早期用多重曝光DUV就依靠多年的精度控制做到了很高的良率，后续升级也顺利用上了EUV进一步提升性能，并没有因为技术路线落后。
[Q]：IDM模式给英特尔10nm带来了什么优势？
[A]：英特尔同时做芯片设计和制造，10nm工艺从一开始就针对自家CPU架构做专属优化，参数匹配度比台积电三星的通用代工工艺更好，能发挥出更强的性能。
[Q]：为什么之前大家会觉得英特尔10nm工艺落后？
[A]：主要因为英特尔10nm早期量产遇到技术问题，比原定计划推迟了两年多才上市，给大众留下了难产落后的印象，但最终量产的工艺技术水准其实很高。
[Q]：英特尔10nm工艺的实际产品性能表现怎么样？
[A]：从实际产品来看，12代、13代酷睿的10nm工艺产品，同等功耗下单核心频率比台积电7nm、三星5nm的竞品更高，性能更强，功耗控制更好，轻薄本续航也更有优势。
先给不太懂芯片的朋友捋清楚，现在半导体行业的工艺节点命名，其实早就不是以前那个按晶体管最小尺寸来命名的规则了。说白了，现在各个厂的节点名称，更多就是个 marketing 代号，同一个数字，不同厂家做出来的密度、性能差得远。
比如英特尔的10nm，按晶体管密度来算，每平方毫米能做到大概1亿个晶体管。那台积电同阶段叫7nm的工艺，密度是多少？大概也就不到9000万，三星的7nm even更差一点，不到8000万。要是换算过来，英特尔10nm的密度，其实对标台积电的7nm+甚至早期5nm，而台积电第一次拿出密度和英特尔10nm相当的工艺，已经是2018年之后的事了，比英特尔晚了整整三年。
很多人可能会说，英特尔不就是密度高一点吗？那又能怎么样？其实密度高就是所有性能优势的基础。同样面积的芯片，能放下更多晶体管，要么就能做更强的功能，要么就能降低功耗，还能提升良率，降低成本。
举个大家都能看懂的例子，同样做一块i7级别的CPU核心，用英特尔10nm做出来，核心面积比用台积电7nm做出来还小一圈。面积小了，出问题的概率就低，一块晶圆能切出来的合格芯片就更多，单颗芯片成本反而更低，这对消费级产品来说，就是实打实的价格优势。
那英特尔这个10nm的技术优势到底是哪来的？我们拆开来说。
首先是栅极的设计，英特尔在10nm就用了全新的鳍式场效应管改进版本，鳍片的高度比之前14nm提升了不少，还优化了鳍片的间距控制，比台积电三星同代的鳍片设计，控制漏电的能力强了快20%。漏电少了，芯片就能在更低的电压下跑满频率，同等性能下功耗降一大块，或者同等功耗下性能提一大块，这个改进是很关键的。
然后是金属互连层，这个可能大家不太熟，简单说就是芯片里把各个晶体管连起来的电线。以前工艺都是用铜线做互连，到了10nm这个级别，铜线的电阻已经降不下去了，英特尔第一个在大规模量产工艺里用了钴金属替代铜做局部互连。钴的电阻比铜低，同样线宽下，能承受更大电流，还不容易出电迁移的问题，寿命更长。台积电和三星那时候还在用铜线，直到后来往5nm走的时候才开始大规模换钴，又是晚了三年左右。
还有EUV也就是极紫外光刻机的使用，很多人觉得英特尔10nm没用EUV，比台积电三星的7nm落后，其实这里面有误区。英特尔10nm一开始的设计，其实就考虑了后续用EUV升级，早期量产的版本用的是多重曝光的DUV，但是多重曝光的精度控制，英特尔做得比谁都好。大家都知道多重曝光容易套不准，出良品率问题，英特尔做了几十年工艺，对曝光的对齐精度控制，积累的经验不是台积电三星能一下子追上的，10nm的多重曝光良率最后做到了90%以上，比很多EUV工艺初期良率还高。后来英特尔升级10nm Enhanced SuperFin的时候，也顺利用上EUV，性能再提了一波，而这时候台积电三星才刚把EUV用稳定。
还有一个大家容易忽略的点，就是英特尔本身既是设计公司又是制造公司，IDM模式的优势就在这里。工艺和设计是一起打磨的，10nm工艺从一开始就是为英特尔自己的CPU架构优化的，不管是内存控制器还是核心频率，所有参数都能捏合得最好。而台积电三星是代工厂，要给不同客户的不同架构做适配，工艺优化只能往通用方向走，很难针对某一类产品做到极致。
我们拿实际产品来比，英特尔第12代酷睿用的就是改进后的10nm工艺，当时同价位的AMD Zen3是台积电7nm做的，单核心性能，12代酷睿比Zen3强了10%以上，功耗还低了差不多15%。后来13代酷睿继续用10nm升级，单核心频率直接干到了5.8GHz，这个频率，台积电三星的同密度工艺直到现在都很难稳定做出来，就算做出来，功耗也会高得吓人，根本没法用在消费级笔记本和台式机上。
放在移动端更明显，现在很多轻薄本用的酷睿低压U，10nm工艺能做到15W持续输出就能跑4.8GHz，而同期用三星5nm做的竞品，同样15W只能跑到4.2GHz，性能差一截，续航还短。这就是工艺实打实的差距。
那为什么之前很多人觉得英特尔10nm落后呢？主要是英特尔早期量产遇到了问题，推迟了两年多时间才出来，给大家留下了10nm难产的印象。但是技术门槛放在那里，英特尔咬牙啃下来了，出来之后的技术水准确实领先了，等台积电三星追上来，三年时间已经过去了。
而且现在英特尔的10nm工艺还在不停升级，从一开始的10nm到10nm+再到10nm ESF，晶体管密度越做越高，性能也越来越强，现在最新的10nm改进版，密度已经接近台积电第一代5nm了，领先优势还在保持。
说白了，半导体工艺拼的就是几十年的技术积累，不是喊几句口号就能追上的。英特尔做了这么多年芯片制造，底蕴确实深厚，这次10nm工艺的领先，也不是偶然，是这么多年技术投入堆出来的结果。未来英特尔往7nm、3nm走，这种技术积累带来的优势，应该还会继续保持下去。
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[Q]：为什么说英特尔10nm工艺比台积电三星同阶段工艺领先三年？
[A]：节点名称现在只是营销代号，实际以晶体管密度来看，英特尔10nm密度对标台积电7nm+/早期5nm，台积电推出同等密度工艺比英特尔晚了整整三年，因此才有领先三年的说法。
[Q]：半导体工艺的节点名称现在还是按实际尺寸命名吗？
[A]：早就不是了，现在的工艺节点名称只是各厂商的营销代号，相同数字的节点在不同厂商手中，实际性能、密度差距很大。
[Q]：晶体管密度高有什么实际好处？
[A]：同样面积的芯片能放下更多晶体管，可以实现更强功能、降低功耗，同时芯片面积更小能提升良率，降低单颗芯片的生产成本，对终端产品来说就是性能和价格优势。
[Q]：英特尔10nm的技术优势具体来自哪里？
[A]：主要来自三个方面，一是改良版鳍式管设计漏电控制更好，同等性能功耗更低；二是提前用钴金属替代铜线做互连，电阻更低性能更稳定；三是多年积累的曝光精度控制，多重曝光良率比竞品初期EUV工艺还高。
[Q]：英特尔10nm没用EUV光刻机是不是就落后了？
[A]：并不是，英特尔10nm设计之初就预留了EUV升级空间，早期用多重曝光DUV就依靠多年的精度控制做到了很高的良率，后续升级也顺利用上了EUV进一步提升性能，并没有因为技术路线落后。
[Q]：IDM模式给英特尔10nm带来了什么优势？
[A]：英特尔同时做芯片设计和制造，10nm工艺从一开始就针对自家CPU架构做专属优化，参数匹配度比台积电三星的通用代工工艺更好，能发挥出更强的性能。
[Q]：为什么之前大家会觉得英特尔10nm工艺落后？
[A]：主要因为英特尔10nm早期量产遇到技术问题，比原定计划推迟了两年多才上市，给大众留下了难产落后的印象，但最终量产的工艺技术水准其实很高。
[Q]：英特尔10nm工艺的实际产品性能表现怎么样？
[A]：从实际产品来看，12代、13代酷睿的10nm工艺产品，同等功耗下单核心频率比台积电7nm、三星5nm的竞品更高，性能更强，功耗控制更好，轻薄本续航也更有优势。
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