英特尔加快转身步伐

（“英特尔转身何其难”一文续篇）

中国开源软件推进联盟主席 陆首群

    英特尔X86架构高性能、高功耗处理器芯片以往一直占领PC市场高达80%份额，ARM系各芯片制造厂商（含苹果公司）低功耗处理器芯片目前占领移动设备市场几乎达100%份额。正值“Wintel时代”行将终结之际，英特尔亟待转身，欲打进移动设备市场，然久攻不克。今年4月15日我写了一篇文章：“英特尔转身何其难？”文中似乎点出了英特尔的三大要害：①英特尔X86芯片低功耗性能不敌ARM芯片，②在PC市场称王的英特尔，很难打进由ARM“一统天下”的移动设备芯片市场，③为打进移动市场，英特尔措施不力，行动迟缓，转身太慢。现在又过去了两个月，我们看到英特尔最近在开发移动低功耗芯片方面，正在加快采取一系列动作。

凌动（Atom）处理器先期发展计划

     去年底，英特尔公布其修改的凌动（Atom）处理器芯片（X86架构）先期发展计划：

（一）手机

第一代Menlow平台，2008年4月发布，45^nm制程，功耗TDP=10-12W

第二代MooreStowm平台(CPU Z670)，2010年5月发布，45^nm制程，功耗TDP=5-6W

第三代Medfield平台，2011年4季发布，32^nm制程，功耗TDP=1-1.5W

第四代 平台尚未命名，2012年2季发布，22^nm制程，功耗TDP=0.5-0.75W

（二）上网本

第一代Diamondville平台，2008年4月发布，45^nm制程，功耗TDP=10-12W

第二代Pine Trail平台，2009年12月发布，45^nm制程，功耗TDP=7-8W

第三代Cedar Trail平台，2011年3月发布，32^nm制程，功耗TDP=2-3W

（三）平板电脑

第一代 Moorestown平台，2010年5月发布，45^nm制程，功耗TDP=5-6W

第二代Oak Trail平台（CPU Z760），2011年4月发布，45^nm制程，功耗TDP=2-2.5W

第三代 平台尚未命名，2011年4季发布，32^nm制程，功耗TDP=1-1.5W

    时至今天，针对ARM系智能手机、平板电脑，如采用NVidia Tegra（单核）芯片，40^nm制程，功耗TDP=1W；采用NVidia Tegra-2（双核）芯片，40^nm制程，功耗TDP=0.5W，这是智能手机、平板电脑处理器芯片今天进入双核时代的标志。如果以英特尔明年上半年才能推出的智能手机（Atom-Medfield）来与ARM系的同类产品作比较，显然英特尔在功耗上（1-1.5W）还稍逊一筹（ARM-Nvidia Tegra-2,0.5W）。

    今年5月AMD发布APUZ-01平台（采用与英特尔一样的X86架构），45^nm制程，功耗TDP=5.9W，用于平板电脑；今年5月20日国内开发的龙芯3A发布，这是一款4核笔记本（也可用于平板电脑），采用意法半导体的65^nm、CMOS工艺，主频900^MHZ～1^GHZ，功耗TDP≤15^W，虽然在性能、功耗方面与ARM系移动产品比差距还较大，甚至比英特尔、AMD也有不小差距，但不可否认进步很大。

    我在上面提到的一篇文章中，当时曾批评英特尔一味采取提高制程工艺的单轨道措施，我曾问英特尔朋友，你们为什么不设计多核芯片？我听到有人说多核并不能降低功耗，但Nvidia的朋友告诉我，Tegra-2双核处理器芯片由于处理器能力比单核芯片提高了3倍，其功耗还是减少了50%。

从平面晶体管技术发展到立体晶体管技术

    今年 5月4日英特尔宣布在半导体芯片技术发展上取得了革命性的重大突破，正式宣布新一代的3-D结构晶体管（FinFET）将于今年投产（这就标志着过去使用了50多年的2D平面硅晶体管将被3D立体晶体管所取代）。英特尔原来计划要于2013年在下下代的14^nm芯片上实现FinFET技术，如今将提前在今年22^nm芯片上实现，而22^nmFinFET与以前的32^nm平面晶体管比较，在低电压下可将性能提高37%，功耗下降50%。英特尔将以这个全新的、提前实现的22^nmFinFET技术，作为与ARM阵营推出的最新移动产品进行竞争的有力武器。

FinFET和FDSOI两种创新技术

    追根溯源，FinFET的发明人是胡正明（他是1947年出生于北京的美籍华人，美国加州大学伯克利分校教授），1999年他获得美国国防部（DARPA）资助进行CMOS技术拓展到20^nm（25^nm）及≤20^nm 制程的研究工作。胡当年发表了FinFET论文，翌年（2000年）胡又发表采用另一技术路线（FDSOI）达到同一目标的论文（胡没有申请专利，而是开放上述两项技术）。拥有上述两种技术者后来演变为两大门派：FinFET一派有英特尔、英飞凌（Infineon）、三星、台积电等，FDSOI一派有ARM、IBM、意法（ST）半导体、Soitec（法）、联电（台）等。FDSOI技术复杂度低于FinFET，难点在于要在硅晶片上生成只有5^nm厚的硅膜。2007年，英飞凌宣布FinFET获得突破（已掌握该工艺），去年8月，英飞凌被英特尔收购；2008年法国Soitec宣布在5^nm硅膜上对FDSOI获突破，2011年2月致力于推进FDSOI的国际组织SOI工业联盟演示了ARM和IBM合作的FDSOI芯片样片，其功耗减少40%，性能提升80%。

    近日胡正明认为：这两种技术都有可能实现并拥有各自的市场，而且在未来很长一段时间内，两种技术会长期并存。从国内情况来看，参与其中一派协同工艺开发和量产的条件也开始成熟。

    ARM系厂商表示，他们正在观察英特尔基于FinFET22^nm产品到底功耗多少（如22^nm，功耗可能为0.5-0.7^W，14^nm，功耗可能为0.25-0.35^W），与ARM之间差距到底缩小多少（如ARM：40^nm，功耗可能为0.5^W；28^nm，由高通委托台积电代工制造，功耗可能为0.3^W），再决定ARM应对之策。

持续努力并加快实施工艺路线图

    近日，英特尔技术与制造事业部副总裁Mike Mayberry又公布了英特尔半导体工艺路线图：他们在采用FinFET技术基础上，计划于2011年攻克制程22^nm（2012年上半年实现量产），2013年攻克14^nm，2015年10^nm（估计此时功耗可达0.1-0.2^W），2017年7^nm（估计此时功耗可达0.05-0.075^W）.

    持续努力，必成正果。按照英特尔加快转身的半导体工艺路线图，我们可以相信，自2012年始，其X86架构22^nm的FinFET处理器技术（Atom平台）可大量支持平板电脑和智能手机进入移动设备市场；X86与ARM两种架构，FinFET与FDSOI两种技术将在移动设备市场上长期并存，激烈竞争；英特尔又指出，除采用3-D三栅极晶体管技术外，还将开发并推出光学互连，计算光刻、高密度内存、纳米线等新技术，而英特尔将依靠这些持续推出的系列创新技术（真正体现英特尔的技术实力），来支持其在移动芯片市场上的竞争和发展。ARM系制造商（高通、NVidia、TI、Marvel及苹果等）采用FDSOI技术，并采用精密制程和多核工艺，迎接来自英特尔的挑战。