许多人在谈到我国半导体的问题时，归根到底溯源到了根底科学的落后，特别是半导体资料和根底理论的缺少，其实这样的问题不止我国半导体有，半导体工艺近20年来肯定领导者英特尔也由于资料问题遇到大费事。
英特尔最近有点烦，尽管二季度交出了亮眼的季报，但一条7nm预计会推延半年以上的音讯硬生生让其股价跌落了7%。五六年前还曾在工艺上抢先台积电半年的英特尔，为何会在工艺方面如此敏捷的落后？据不确切的音讯，英特尔折戟7nm很大程度由于新资料的运用中的问题一直无法处理。
先看英特尔交出的财报，英特尔第二季度营收为197.28亿美元，与去年同期的165.05亿美元比较添加20%；净利润为51.05亿美元，与去年同期的41.79亿美元比较添加22%。这要是放在许多公司，得是乐疯了的财务数据啊！英特尔第二季度营收和调整后每股收益以及全年成绩展望均超出华尔街剖析师此前预期，但第三季度调整后每股收益展望未达预期，导致其盘后股价大幅跌落逾7%。尽管新冠疫情席卷全球，但英特尔接连两季都完成了十分挨近200亿的营收，全年乃至能够展望一下800亿这个无人企及的高度，但不幸的是，工艺问题的迟迟无法处理，让英特尔的股价大幅下滑，比较于本年头的高位，整整下滑了30%，市值跌去了一个AMD。9.19的PE Ratio从某种视点来说，让英特尔的这一数据挨近于传统制作业，而不像个高科技企业该有的姿态。（比照参阅美国半导体股的PE R 大概在30左右，而我国科创板半导体股均匀高达70）
比较于出资界只看成果，技能视点咱们仍是一同剖析一下为啥英特尔这个半导体工艺的老司机这次遇到这么大的新问题，硬生生的从之前肯定抢先到现在简直半代以上的工艺落后。全部的原因大概是从最初10nm工艺节点开端的，而问题的中心便是这个“钴”资料。正是钴资料运用的难产，让英特尔从工艺上开端大幅落后，为何要归咎到新资料？由于以英特尔和半导体设备厂之间的密切关系（在许多设备厂商那里，英特尔具有最高的权限，专门的研制和服务团队，定制化的设备等），加上雄厚的半导体技能研制经历，很难幻想他们会在其他方面落后台积电这么多。
钴这个资料，算得上是一般金属资料中比较特别的一个，元素符号Co，银白色铁磁性金属，在周期表中坐落第4周期、第Ⅷ族，原子序数27，钴在地壳中的均匀含量为0.001%（质量），首要的工业用处是制作各种合金资料。值得一提的是，钴是维生素B12组成部分，钴元素能影响人体骨髓的造血系统，促进血红蛋白的组成及红细胞数目的添加，而钴和钴化合物在2B类致癌物清单中。现在咱们了解最多的或许是钴60，作为常见的放射性元素用作放疗化疗运用， 最近炒的比较热的一颗就能够炸毁国际的正是根据钴元素的。
电子传输是半导体芯片作业的物理根底，半导体芯片是靠铜来作为根底导电资料的，铜的电阻率低（金也相同），归纳性价比最好。但当工艺下降到10nm以下时，以铜作为导线资料就会呈现导电速率缺乏的问题，这个时分就需要新的资料来代替老练的铜导电计划，英特尔在这个时分挑选了钴这个资料。2017年12月IEEE IEDM会议上，英特尔公司公开了将钴金属运用于10纳米芯片最细连接线的想象，并介绍了用钴代替钨制成的电触摸资料设备的功能。当然这个技能并不是英特尔创始的，最早研讨这个技能的是半导体设备老迈运用资料，他们早就布局研制来了一整套整合钴金属互连工艺处理是针对10纳米/7纳米以下制程的，能够满意加快芯片效能，缩短芯片上市时刻的需求。
比较于铜来说，钴的电阻率是其3倍，但遭到电搬迁的或许性要小得多。当电子加快穿过超薄线路时，它们会将原子驱赶到金属中，就像是一位急匆匆的行人将别的一个人推到人行道外面相同。为了维护铜互连，需要在纤细的线路中镶嵌其他资料，如氮化钽乃至是钴。英特尔的陈述中指出，在10纳米加工技能的两层超薄布线层中运用钴互联，电搬迁减少了1/10至1/5，电阻率是本来的一半。改善后的互连线路将有助于半导体职业战胜线路问题，进一步缩小晶体管尺度。在工艺改善过程中，英特尔公司还从前将与晶体管栅极触摸的钨金属层替换成钴金属层。之前挑选用钨是由于钨有弹性且不会有电搬迁问题。可是钨的电阻率很高。
咱们能够记住这个时刻节点，在2017年的时分，英特尔的14nm工艺和台积电的16nm工艺平起平坐，而在密度上英特尔体现更好，这个时分英特尔工艺仍然有抢先优势。这样的严重技能改造，对英特尔这个老司机来说好像是轻车熟路的，究竟曩昔20年来，简直全部的半导体工艺的重要改造，英特尔都是第一个尝鲜者，乃至衍生出跟着英特尔走不会有错的结论。比方最早的HKMG资料的运用，比方最早的Gate-first和Gate-Last之争，比方第一个FINFET工艺运用等。即便第一个运用新工艺新资料会带来高额的本钱压力，即便钴资料的根底本钱是铜资料的5-6倍，但财大气粗的英特尔其时有六百亿的营收和30%+的净利率支撑，加上CPU独占位置带来的高额附加价值和丰厚的调试新资料的经历，全部看起来都那么夸姣，许多人或许都在等待在不远的将来英特尔带着钴资料引领半导体工业走向新的篇章。
但时刻给出了天壤之别的答案，挑选用铜合金的台积电成了最大赢家，今日其市值现已从18年头只要英特尔的一半到现在是英特尔的1.7倍。尽管在工艺追逐英特尔的路上，台积电经历过40nm的难产（据泄漏背面的原因是台积电从挑选IBM系统下的Gate-first研制到一半多之后转而从头研讨Gate-Last，以为英特尔最初的计划才是能持续走向28nm乃至22nm的正确方向），在张仲谋和蒋尚义的二次出山之后，台积电的路逐步走得越来越稳健，而且在10nm和7nm工艺上挑选了更为保险的铜合金而没有去跟从英特尔急进的战略，然后完成了工艺节点上的反超，在现在英特尔7nm还没有清晰日期的情况下，台积电本年下半年5nm行将量产而且现已排满了订单。
尽管英特尔挑选让首席工程师Murthy Renduchintala离任，并将技能部门重组为5个团队来应对7nm工艺的难产和股价的跌落，但从另一个视点来说，这是挑选革命性工艺不得不接受的价值，赌就有危险，而这个赌注好像只要英特尔承当的起。素有牙膏厂雅号的英特尔正是由于独占位置才会不慌不忙的进行技能更新和迭代，也才有底气去应战新资料，而关于以代工为生的台积电来说，一点点的失误都或许带来极大的丢失，究竟现在不是40nm年代即便出了问题后续仍然有时机补偿（40nm的延误不只没有让台积电失掉客户，反而由于28nm的快速推出拿下了其时前十大半导体厂中从未合作过的三个），三星的步步紧逼让台积电有必要保证自己的工艺演进安稳牢靠。究竟，资料这个问题让英特尔去处理好了，横竖两家又不竞赛，等技能真的老练了之后自己再选用，这也是台积电客户们一起的呼声吧。
所以咱们现在看到的成果是，各种谣言伴随着英特尔的7nm量产推延纷繁迸发出来，乃至还有人以为英特尔会出售制作事务，笔者以为这点很难呈现，究竟英特尔最中心的优势便是半导体工艺，这也是造就其cpu商场独占位置的最要害因素，即便现在英特尔的工艺方面仍然有十分多职业顶尖的堆集，而英特尔的工艺问题中心仍是在资料运用方面发展缓慢，正如某位剖析师所言，“英特尔一旦在互连资料的代替上获得先机，将锐不可挡。”笔者以为，假如英特尔真的能在1-2年时刻内彻底处理钴资料的问题，他们仍然有时机在后续工艺制程中从头夺回抢先的优势，究竟新资料的威力值得任何人去等待。
800亿的英特尔，听说迫于竞赛压力行将下单给400亿的台积电，这样此消彼长情况下，台积电的研制又有了新的支撑，而被逼很多代工的英特尔净利率好像要遭到不小的影响，不过从半导体研制和设备出资来看，英特尔仍然以百亿美元的规划大幅抢先台积电，这仍然是咱们等待英特尔能成功包围资料运用难点的要害支撑，究竟谁也不知道，真的到了3nm，铜合金资料是否还能持续坚持满足牢靠的电搬迁体现呢？
