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台积电5nm待发 7nm/10nm又落伍了?

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当我们还在纠结新买的手机或者电脑是不是最新的7nm或10nm芯片的时候,台积电在本月重磅宣布率先完成5nm的架构设计,且已经进入试产阶段。半导体工艺在如此短暂的时间内实现了如此快速的迭代,这完全超出了很多人的预期。尤其是对于那些在苦等AMD 7nm和intle 10nm新品的DIY玩家们而言,这个消息简直如晴天霹雳一般的存在。

难道说,很多人还没用上的7nm和10nm,已经又双叒叕要落伍了吗?这不仅让人感叹科技发展之快,更让人觉得心里有一些不爽……

台积电5nm蓄势待发

其实从用户的角度,我们理应支持产品的加速迭代升级,因为这可以让我们以同样的钱获得性能更为出色的产品。但是如果产品更新的频率过快,似乎则产生了“过犹不及”的反效应。因为谁也不想今天刚买的最新产品,还没用几天就“落伍”了吧!

精进的台积电通过率先抢占7nm制程而大受裨益,获得了苹果、高通、AMD、NVIDIA等国际巨头的大额订单。甚至也让一直受到intel打压的AMD,也凭借台积电7nm而受到了玩家更多的关注和期待。

这也让台积电一鼓作气,决定在2020年攻下5nm高地!

台积电制程工艺规划

根据官方数据,相较于7nm(第一代DUV),基于Cortex A72核心的全新5nm芯片能够提供1.8倍的逻辑密度、性能提升15%,芯片面积缩小15%。而根据台积电的发展规划来看,未来3nm和2nm都已经在列……

难道我们用了多年的nm(纳米)单位眼看就要失效了吗?

其实并非绝对,根据台积电官方透露:布局5nm制程工艺市场是为了协助客户实现支持下一代高效能运算应用产品的5nm系统单芯片设计,目标锁定拥有广阔发展前景的5G与人工智能(AI)市场。

这不禁让我们想到了在去年发生的一些关于7nm芯片首发的事情。谁能想到,全球最先实现首发量产7nm芯片的,竟然是一家来自中国的矿机企业——嘉楠耘智。这家企业的技术水平和出货量自然不能跟苹果、高通相提并论,但却抢在他们之前实现了首发。

矿机企业抢了全球7nm芯片首发

究其原因,在于矿机芯片的结构极为简单,因此从设计和生产的角度极为容易适配到最新的生产工艺。而对于电脑和手机的这种通用计算处理器而言,因为结构复杂很多,晶体管密度极高,因此对设计和生产,以及良品率的影响都会有更为苛刻的要求。

假如矿机芯片就像是一个篮球场,那么电脑处理器则相当于建造一艘航母……

而台积电把5nm制程工艺作为未来5G和AI市场的布局,也存在着异曲同工之妙。

比如5G领域中最重要的基带芯片,体积更小、发热更低、性能更强的5nm基带无疑会给手机终端的体验带来很直接的提升。而在人工智能领域,边缘计算芯片的设计跟矿机芯片则有些类似,结构简单功能单一,也更容易被部署到更多的智能终端当中。

谷歌边缘计算TPU十分小巧

所以仅从目前的趋势来看,台积电的5nm如果在2020年实现量产,其实也对传统的PC市场,以及短期内的手机处理器市场影响不大。而现今方兴未艾的7nm和10nm工艺也会继续沿用多年,至少研发成本会限制这些处理器厂商不会更快的更新到新制程。

而这似乎也预示着,传统芯片领域和未来新兴的5G+AI领域,在7nm时代将会形成一个明显的分水岭。此前全球半导体工艺始终受到工艺步进的牵制,而在未来,结构相对简单、体积更为小巧、工艺更为先进的专用芯片将会另辟蹊径。

因此,单纯的从数字大小来区分是否更为先进的经验主义将会不再适用。

intel首颗10nm处理器i3-8121U

即使在现在,单纯的以“数字越小越先进”的结论也并不可取。根据国外媒体针对intel首颗实现小批量出货的10nm处理器酷睿i3-8121U的评价来看,虽然“10”相对“7”看似是落后了一些,实则intel的10nm技术却更为先进。

处理器这个东西,其实说白了就是在有限的芯片面积内塞入更多的晶体管数量,并且保证这些元件能够高效稳定的运行。Intel 10nm工艺使用了第三代FinFET立体晶体管技术,晶体管密度达到了每平方毫米1.008亿个(符合官方宣称),是目前14nm的足足2.7倍!

作为对比,三星10nm工艺晶体管密度不过每平方毫米5510万个,仅相当于Intel的一半多,7nm则是每平方毫米1.0123亿个,勉强高过Intel 10nm。至于台积电晶体管密度比三星还要低一些。这也是很多业者吐槽“台积电7nm缩水”的根本原因。

因此,如果仅从晶体管密度这个关键数据上来看,intel的10nm技术虽然看似“落后”,但其实相较其他7nm技术却并不落后,甚至反而领先。

intel的10nm还是值得期待的

而回到我们用户的角度来看待这个问题,我们真的有必要盲目的追新求强吗?

答案必然是否定的。我们必须要清楚的明白一个道理,科技是永无止境的在发展,而我们的需求是有阈值的,那么该如何理解这句话呢?

举个简单的例子,当处理器还停留在工艺相对落后的时代,那个时候功耗和发热量是如此的巨大。以至于当时直接催生出了专业散热器的流行,比如大家曾经熟知的九州风神、超频三,高端的比如猫头鹰等等。因为没有这些硕大的散热器,真心压不住!

在当时,每一次制程工艺的进步,其实都会带来“结结实实”的提升,因为那个时候的处理器基础功耗实在是太大了。而随着制程工艺的不断迭代,提升幅度的基数再变小。受到物理极限的制约,提升幅度的百分比也在缩小。

以至于人们逐渐对制程工艺的提升,逐渐变得不再那么敏感了。

手机烫手年代早已一去不复返

如果您还无法理解,那么举一个更为简单的例子。几年前安卓手机烫手掉电快,但是现在千元机都不会有这样悲惨的体验了。所以以前你换手机很迫切,但是现在基本够用,也没什么特别的槽点,所以你换手机的需求就不那么迫切了。

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