為什么手機(jī)芯片工藝可以7nm,而電腦cpu只能14nm?有什么區(qū)別嗎?:這個(gè)問題確實(shí)是太混淆視聽了,必須說說,因?yàn)殡娔XCPU基本上英特爾占主導(dǎo)地位,它也曾是世界上最
這個(gè)問題確實(shí)是太混淆視聽了,必須說說,因?yàn)殡娔XCPU基本上英特爾占主導(dǎo)地位,它也曾是世界上最大的半導(dǎo)體公司,現(xiàn)在的第二大,它的CPU研發(fā)制造技術(shù)至少在現(xiàn)在還是獨(dú)步天下,所以面對(duì)題主的問題:
1、你必須相信英特爾,至少現(xiàn)在是
2、當(dāng)有人說我的工藝達(dá)到7nm,而電腦CPU還只用14nm時(shí),請(qǐng)參閱第一條
為什么這么說,因?yàn)楝F(xiàn)在所謂的制程數(shù)字已經(jīng)變成了一場營銷的手段,所謂“7nm”營銷標(biāo)簽與英特爾的“10nm”也就名稱不同而已,晶體管的物理尺寸其實(shí)在相同的范圍內(nèi),實(shí)際的區(qū)別在于看誰更不要臉。比如Global Foundries(GF,就是給AMD生產(chǎn)CPU的那家)最近稱,他們新的7nm制程其實(shí)和英特爾10nm制程差不多。
咱們也不憑空亂說,上面是英特爾公布14nm晶體管的數(shù)據(jù),它的柵極寬度為42nm,而同期三星的14nm制程?hào)艠O寬度為48nm,TSMC(臺(tái)積電)的16nm制程為45nm,如果稍講究點(diǎn),英特爾的制程叫14nm的話,三星的應(yīng)該叫16nm,但它偏偏也要叫14nm,誰讓這沒有什么強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)要遵循呢。
實(shí)際區(qū)別遠(yuǎn)不止此,看最終的晶體管面積就好了,在1um^2的面積上,英特爾14nm晶體管可以擺上101個(gè),三星14nm晶體管只能擺75個(gè),TSMC的16nm晶體管能擺上81個(gè)。
所以,你現(xiàn)在能懂了嗎?它說7nm不代表它真的就是7nm。
英特爾將在明年量產(chǎn)10nm的產(chǎn)品,而它的水平可能與7nm相差無幾,即使如此,你還是要相信英特爾更好。
首先對(duì)于半導(dǎo)體工藝而言,不同廠商的工藝標(biāo)稱都存在差異,一定程度上已經(jīng)成了一場數(shù)字游戲競賽,英特爾CPU現(xiàn)在使用的14nm工藝在許多參數(shù)指標(biāo)上并不弱于臺(tái)積電7nm工藝,而同樣是7nm工藝的情況下,臺(tái)積電比三星的還要好一些,所以各家代工廠都想通過半導(dǎo)體數(shù)字競賽來提升自家工藝的吸引力,從而爭取到更多客戶,因?yàn)榇蟛糠秩烁静欢渲芯唧w的含義。
業(yè)界半導(dǎo)體工藝最先進(jìn)的還是英特爾,先不說英特爾這幾年在10nm工藝上遇到了麻煩,即使是英特爾能制造7nm工藝處理器也沒有多余的產(chǎn)能可以代工,畢竟自家的CPU需求量很大,能滿足自給自足就很不容易了。所以對(duì)于最先進(jìn)的7nm工藝業(yè)界只有臺(tái)積電和三星有能力代工制造,而手機(jī)對(duì)芯片的體積和功耗尤其敏感,自然都愿意使用最先進(jìn)的工藝來制造。
先進(jìn)工藝的價(jià)格會(huì)更貴,臺(tái)積電7nm工藝無論是代工費(fèi)還是研發(fā)費(fèi)都比14nm高很多,也就是說廠商如果想要使用7nm工藝制造肯定要付出更多的成本,但是考慮到7nm工藝帶來的性能提升和功耗降低,所以即使成本提高也能帶來巨大的效益,不管是高通驍龍855還是華為麒麟980,很大程度上都是因?yàn)槭褂昧?nm工藝而獲得了巨大提升,產(chǎn)品的銷量也因此而提高。
手機(jī)芯片相對(duì)電腦芯片小很多,所以在同樣尺寸的晶圓下可以制造出更多的芯片,加上龐大的手機(jī)需求量,新工藝的成本分?jǐn)傁鄬?duì)更便宜一些,而電腦芯片面積大得多,如果使用最新的工藝生產(chǎn)難免會(huì)提高不少成本,隨著PC市場的成熟,芯片需求量也比手機(jī)少太多,所以這幾年電腦CPU的工藝一直在14nm,但是從今年開始7nm工藝的CPU就會(huì)陸續(xù)推出。
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因?yàn)橛⑻貭柼蠈?shí)了!
我們看到臺(tái)積電和三星代工的芯片采用7nm制程工藝了。制程工藝的納米數(shù)越小是越好的,因?yàn)榘l(fā)熱控制、耗電都更好的控制,同樣的位置能夠容納更多的晶體管。
表面上看7nm比10nm先進(jìn),10nm比14nm先進(jìn),這里指向的是線寬,但是芯片實(shí)在太過復(fù)雜了,不是一個(gè)線寬所能代表了。英特爾用來衡量半導(dǎo)體工藝的重要指標(biāo)是晶體管密度。是的!晶體管的密度!英特爾的10nm的工藝是媲美三星和臺(tái)積電的7nm工藝的。
英特爾的14nm工藝也是相當(dāng)不錯(cuò)餓,英特爾雖然直到現(xiàn)在都在縫縫補(bǔ)補(bǔ)14nm工藝,但是與其他家對(duì)比優(yōu)勢明顯,晶體管密度是20nm工藝的134%。
所以,三星和臺(tái)積電的7nm甚至不及英特爾的10nm工藝,或者說英特爾的10nm工藝稍微好一點(diǎn)點(diǎn)。
但是問題也來了,英特爾的10nm工藝不知道什么時(shí)候能夠量產(chǎn),臺(tái)積電的7nm工藝開始量產(chǎn),三星將會(huì)再年尾跟進(jìn)。所以,英特爾還是有一定壓力的。
芯片采用什么樣的制程,主要取決于需求。
一般來講,芯片的制程越小,電阻越小、耗能越低,芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量越少,越省電。
芯片制程小帶來的問題:
芯片制程越小,要求的制造工藝越高,制造成本越高。
隨著智能手機(jī)的普及,應(yīng)用功能越來越多,消費(fèi)者對(duì)手機(jī)的性能要求越來越高。消費(fèi)者想要運(yùn)算能力更強(qiáng),運(yùn)行程序流暢,重量更強(qiáng),待機(jī)時(shí)間更長的手機(jī)。這就需要芯片制程要小。
可見,手機(jī)芯片對(duì)制程的變小更迫切。希望更小、更省電、更散熱。
而電腦CPU,電腦體積很大,對(duì)芯片體積縮小、耗電等性能指標(biāo)需求不迫切。更注重運(yùn)算能力指標(biāo),F(xiàn)在14納米的芯片,對(duì)筆記本電腦來說已經(jīng)足夠小,足夠省電了。
芯片制程和運(yùn)算能力不是一個(gè)概念。
運(yùn)算能力的強(qiáng)弱和芯片架構(gòu)直接相關(guān)。
手機(jī)上的7納米芯片,運(yùn)算速度不一定勝得過電腦上的14納米芯片。
因?yàn)槭謾C(jī)芯片核心是高通和三星出的,而電腦芯片核心是intel出的,二者是不同公司,而且手機(jī)要越來越小,越來越超長待機(jī),但是電腦對(duì)于屏幕大小不會(huì)這么在意,所以intel目前并沒有推出7nm的產(chǎn)品。
7nm和14nm 主要是在處理器上進(jìn)行蝕刻的大小,如果蝕刻越小就可以在處理器上放入比之前更多的計(jì)算單元,芯片性能就會(huì)越高,所以7nm工藝原則上放入計(jì)算單元更多,性能也就更強(qiáng),而手機(jī)屏幕相對(duì)有限,所以對(duì)cpu要求比較高。
芯片7nm還是17nm只是叫法而已,很多企業(yè)亂叫,比如Intel公布14nm晶體管的數(shù)據(jù),它的柵極寬度為42nm,但是三星的14nm制程?hào)艠O寬度為48nm,臺(tái)積電的的16nm制程為45nm,本來三星應(yīng)該叫16nm,但是他非要叫14nm。
而這個(gè)制程主要是大小,例如在1um^2的面積上,14nm晶體管intel可以擺上101個(gè),三星只能擺75個(gè),T臺(tái)積電晶體管能擺上81個(gè)。
所以大家能看明白14nm還是16nm的影響了嗎?其實(shí)并不大,intel14nm在其他廠商都可以叫10nm了。
電腦14nm芯片是目前最好水平,因?yàn)殡娔X處理運(yùn)算的要求比手機(jī)強(qiáng)很多,所以電腦芯片17nm芯片肯定遠(yuǎn)超手機(jī)7nm性能。
電腦對(duì)于屏幕的要求并沒有手機(jī)那么高,所以其實(shí)對(duì)芯片大小要求不高,這也是為什么龍頭企業(yè)因特爾沒有推出7nm的原因,手機(jī)芯片競爭激烈,大家都要搶性能,所以高通今年推出7nm芯片。
這個(gè)問題本身可以說是一個(gè)偽命題!
手機(jī)芯片的7nm工藝可以說是三星和臺(tái)積電玩的一個(gè)文字游戲,現(xiàn)代智能手機(jī)的SoC是包括CPU、GPU、基帶、ISP、USB控制器、磁盤控制器、GPS、聲卡等多種模塊在內(nèi)的一體芯片,決定制程的是晶圓技術(shù),而現(xiàn)在手機(jī)SoC的制程遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到7nm!
2015年,半導(dǎo)體行業(yè)就宣告踏入14nm的時(shí)代,而手機(jī)cpu在2014年還用著28nm和20nm的cpu,而英特爾在2012年就量產(chǎn)了22/20nm,這就表明在cpu制造領(lǐng)域,英特爾是領(lǐng)先的存在!
并且手機(jī)SoC制程實(shí)際上遠(yuǎn)也未達(dá)到7nm,7nm只是三星和臺(tái)積電的宣傳噱頭,是雙方為了爭奪對(duì)手的客戶自己命名的,所謂7nm估計(jì)也就是英特爾14nm水平,目前制程最先進(jìn)的依然是英特爾的14nm工藝和即將量產(chǎn)的10nm。
而且,電腦cpu的核心面積大,功率也要比手機(jī)大很多,如果做成7nm的話,散熱問題就非常難解決了,畢竟晶體管小了,核心面積更小,散熱問題當(dāng)然會(huì)更大,對(duì)制造要求也更高。如果說,手機(jī)是精簡指令集,那么電腦就是復(fù)雜指令集,手機(jī)芯片相對(duì)于電腦CPU來說就是簡單的重復(fù)的晶體管堆砌,而在制作中越簡單重復(fù)的芯片,越容易做的更加精簡!
所以說,不是說手機(jī)芯片工藝可以7nm,而電腦cpu只能14nm。而是,手機(jī)芯片的7nm工藝現(xiàn)在還是不存在的,至少當(dāng)前市場上的7nm芯片是名不符實(shí)的,不能某些人說它是7nm工藝,你就真的以為它是這么多,畢竟當(dāng)英特爾用22nm時(shí),其他一眾都在用28nm,沒道理一下子就被超出一大截!
其實(shí)嚴(yán)格按照英特爾的標(biāo)準(zhǔn)來說,現(xiàn)在的手機(jī)的7nm比電腦的14nm是好不了多少,甚至還有所不及,估計(jì)等到英特爾的10nm量產(chǎn)后,現(xiàn)在所謂的7nm就上不了臺(tái)面了!
不是電腦CPU只能14nm工藝,是因?yàn)橛⑻貭栠沒有搞定10nm工藝,如果英特爾搞定了7nm工藝,那肯定會(huì)有7nm工藝的CPU上市
首先,7納米的手機(jī)芯片今年年底才能上市,現(xiàn)在還沒有,F(xiàn)在主流還是10納米。
電腦cpu目前只有14納米,那是因?yàn)橛⑻貭栠沒有搞定10納米。再多說幾句,三星和臺(tái)積電宣稱的10納米,7納米工藝是有水分的,英特爾的14納米某些指標(biāo)甚至強(qiáng)于他們倆的10納米。
目前電腦CPU已經(jīng)達(dá)到10nm了,并且這個(gè)10nm不會(huì)比手機(jī)的7nm差。
一、臺(tái)積電的工藝制程不一定是真的,臺(tái)積電自己都承認(rèn)所謂的7nm只是數(shù)字游戲
其實(shí)關(guān)于臺(tái)積電的所謂7nm,5nm什么的,一直以來就有人質(zhì)疑是不是真的,而在去年,臺(tái)積電研發(fā)負(fù)責(zé)人、技術(shù)研究副總經(jīng)理黃漢森終于不再回避這個(gè)制程問題,他直言不諱的稱“現(xiàn)在描述工藝水平的XXnm說法已經(jīng)不科學(xué)了,因?yàn)樗c晶體管柵極已經(jīng)不是絕對(duì)相關(guān)了。制程節(jié)點(diǎn)已經(jīng)變成了一種營銷游戲,與科技本身的特性沒什么關(guān)系了!
這是什么意思?也就是所謂的7nm、5nm其實(shí)已經(jīng)不能代表是真正的制程了,而只是一種數(shù)字游戲,只是營銷需要造成的。
而在英特爾,關(guān)于芯片制程,有另外一套計(jì)算方法,不完全是靠什么7nm、10nm這樣的制造來描述的,而是按照晶體管的密度指標(biāo)來的。
Intel在2018年打造的首款10nm工藝的CPU來看,其邏輯晶體管密度達(dá)到了當(dāng)時(shí)驚人的100.76MTr/mm2,也就是每平方毫米內(nèi)包含超過1億個(gè)晶體管。而臺(tái)積電的7nm的芯片,也就達(dá)到這個(gè)水平,從另外一方面而言,臺(tái)積電的7nm,其實(shí)水平也就和英特爾的10nm差不多。
再看看上面的intel的14nm技術(shù),明顯晶體管密度也是高于其它廠商的制程的,可見只有英特爾的制程是沒有太多水份的,其它廠商的制程其實(shí)是有水份的。
二、基于這個(gè)邏輯,不同廠商之間,其實(shí)只看制造沒有意義的
基于上面的分析,其實(shí)可以得出一個(gè)結(jié)論,那就是不同的廠商之間,純粹看制程是沒有意義的,因?yàn)椴还苁侨,還是臺(tái)積電,還是英特爾,大家對(duì)制程的定義是不一樣的。
大家的指標(biāo)不一樣,臺(tái)積電同工藝的晶體管密度比不上Intel甚至三星,看晶體管密度,英特爾最強(qiáng),但大家更喜歡看所謂的制程,所以才有了今天不斷前進(jìn)的工藝。
至于最后究竟誰強(qiáng)誰弱,又誰管呢?臺(tái)積電訂單都接不完,管你說它是真還是假,再說了手機(jī)芯片和電腦CPU又不一樣,怎么能這么對(duì)比呢?明顯電腦CPU強(qiáng)太多了,頻率更高,計(jì)算能力更強(qiáng)啊。
電腦的CPU和手機(jī)SoC芯片使用的架構(gòu)不同,應(yīng)用場景也不一樣。主流的電腦CPU基本上給英特爾和AMD壟斷,它們使用的都是X86的架構(gòu);能夠設(shè)計(jì)高端手機(jī)SoC芯片的有蘋果、高通、華為、三星、聯(lián)發(fā)科等,但它們使用的都是ARM的架構(gòu),需要獲得ARM公司的授權(quán)。電腦CPU以性能為主,它的尺寸可以較大,也允許它有更多一些的能耗。老大哥英特爾(Intel)的CPU是自己的芯片工廠生產(chǎn)的,2005使用的是45nm工藝,基本上保持著每兩年升級(jí)一次生產(chǎn)工藝的節(jié)奏,目前已經(jīng)進(jìn)化到了14nm,正在往10nm推進(jìn),以后同樣會(huì)出現(xiàn)7nm、5nm工藝的CPU。
首先電腦CPU缺少競爭,英特爾(Intel)是老大,AMD是老二,老二也追不上老大。每一代CPU的研發(fā)投入都是巨大的,必須要獲取足夠的回報(bào),目前英特爾(Intel)正在發(fā)展10nm的工藝,每一項(xiàng)密度指標(biāo)都領(lǐng)先于競爭對(duì)手。即使使用14nm工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)CPU,英特爾(Intel)都可以保持該領(lǐng)域的領(lǐng)先,都可以賺得盆滿缽滿,你說他何必急于推出更先進(jìn)的10nm或者7nm工藝制程的CPU呢?只需要保持節(jié)奏就可以了!
首先手機(jī)SoC芯片對(duì)尺寸的功耗要求相對(duì)較高,想在較小的尺寸內(nèi)設(shè)計(jì)出性能更強(qiáng)勁的SoC芯片,就需要更多的內(nèi)核和集成更多的晶體管,這就需要更先進(jìn)的生產(chǎn)工藝了。
另外手機(jī)SoC芯片雖然都是使用ARM的架構(gòu),但ARM公司并不生芯片,他授權(quán)給蘋果、高通、華為、三星、聯(lián)發(fā)科等等去設(shè)計(jì)芯片。這樣一來,競爭就多了,誰能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出更先進(jìn)的芯片就可以賺到更多的錢。
大家都知道芯片集成了大規(guī)模的晶體管,晶體管工作時(shí),電流會(huì)從漏極(Drain)流向源極(Source),但要受到柵極(Gate)這道閘門控制,而這道閘門非常重要的,這道門的開和關(guān)代表著數(shù)字電路中的“1”和“0”。所謂7nm或者14nm指的就是這么門的寬度了。
使用更先進(jìn)的生產(chǎn)工藝把晶體管除了可以集成更多的晶體管外,其實(shí)還可以降低成本成,因?yàn)榫A的成本也是非常貴的,尺寸小了,同一塊晶圓就可以生產(chǎn)出更多的芯片了(當(dāng)然你要保證較高的良品率)。另外尺寸變小的,晶體管的導(dǎo)通電壓就可以變小,工作電流就會(huì)減少,從而達(dá)到降低功耗的目的。
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