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7nm是目前最主流的芯片制程工藝,4G中高端處理器以及全部5G處理器均采用的是7nm工藝;而14nm制程的芯片目前主流手機(jī)已經(jīng)棄用,最近一款采用14nm芯片的手機(jī)為三星A20s——屬于性價(jià)比頗低的“智商機(jī)”!

現(xiàn)在入門級(jí)處理器往往是12nm制程的芯片,山寨機(jī)處理器往往是16nm制程的芯片(代表作MTK6763與6763T)。


14nm與7nm芯片的區(qū)別

如果從制程工藝的發(fā)展歷程來(lái)看,14nm與16nm/12nm同屬于一代,再往后的一代是10nm工藝,然后才是目前的7nm工藝(下半年就是更新一代的5nm制程工藝)。也就是說(shuō)14nm與7nm之間隔著至少兩代差距!

制程影響最大的就是功耗問題——在相同的性能下,一款芯片制程工藝越先進(jìn),單位面積下所容納的晶體管就越多,同時(shí)供電電壓就越低,從而功耗就越低

4G旗艦芯片性能強(qiáng)悍(性能越強(qiáng),自然功耗更高),使用7nm制程工藝減少發(fā)熱非常有必要;而5G芯片因?yàn)?G本身的功耗更高,所以在保證性能的前提下,7nm以及更先進(jìn)的制程工藝也是不可或缺的!所以目前即使是中端5G芯片也是7nm制程工藝,代表作為天璣800和驍龍765G……



總結(jié)

對(duì)于4G中低端芯片來(lái)說(shuō),14nm芯片即使跑分在10萬(wàn)分以下,但依舊能完全滿足日用,畢竟山寨機(jī)16nm的聯(lián)發(fā)科處理器都可以低畫質(zhì)打王者了……但是對(duì)于5G芯片來(lái)說(shuō),14nm是完全滿足不了的。麒麟710A從12nm退回14nm,為了降低功耗,將主頻由2.2GHz降低到2.0GHz,如果再加入5G模塊,主頻可能要降至1.6GHz了……(比如28nm的驍龍430,主頻1.4GHz)



不過,我們也注意到,中芯國(guó)際的12nm工藝已經(jīng)進(jìn)入試產(chǎn)階段,雖然依舊不強(qiáng),但是12nm總要好過已經(jīng)淘汰的14nm了……國(guó)家也為中芯國(guó)際注資近百億人民幣,相信我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)終能迎頭趕上!

最佳貢獻(xiàn)者
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14nm工藝和7nm工藝制造的芯片在設(shè)計(jì)、總會(huì)體驗(yàn)、成本等方面存在區(qū)別。對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō),如果是PC芯片,使用區(qū)別不大,但是如果是手機(jī)芯片,使用會(huì)存在很大的影響。

1.用戶體驗(yàn)存在區(qū)別

目前的7nm芯片使用了最新的A77架構(gòu),在如此先進(jìn)工藝制造的芯片依然存在發(fā)熱問題。如果相同的架構(gòu)使用14nm工藝制造,用戶使用會(huì)存在嚴(yán)重的發(fā)熱問題,同時(shí)耗電量明顯增加,續(xù)航能力明顯下降,用戶體驗(yàn)下降。

2.芯片的制造成本存在區(qū)別

目前國(guó)內(nèi)中芯剛剛成功穩(wěn)定代工生產(chǎn)出麒麟710A處理器,這是一個(gè)重大的時(shí)刻。而國(guó)際上已經(jīng)穩(wěn)定制造出7nm芯片,同時(shí)已經(jīng)穩(wěn)定下來(lái)。我們自己制造的芯片雖然工藝落后一點(diǎn),但是實(shí)際成本會(huì)更高,消費(fèi)者需要承擔(dān)更高的資金去購(gòu)買工藝落后的電子產(chǎn)品。

3.國(guó)家芯片發(fā)展受到限制

芯片制造工藝變成14nm,雖然只是工藝的變化。但是對(duì)于整個(gè)國(guó)家來(lái)看,這是美國(guó)對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片制造技術(shù)的打壓,企圖限制我國(guó)芯片技術(shù)的發(fā)展,維護(hù)美國(guó)的利息。這個(gè)時(shí)候,我們需要支持國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品,讓自己的產(chǎn)品慢慢變得更好。

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14nm就是公交車,7nm是高鐵,5nm就是飛機(jī)!

【芯片中,到底是14nm工藝和7nm工藝有什么區(qū)別?為何華為必須要用7nm工藝】

現(xiàn)在手機(jī)廠商會(huì)給大家一個(gè)訊號(hào):處理器工藝制程越好,那么這款處理器就越優(yōu)秀。于是,我們似乎都認(rèn)可了這種說(shuō)法,只要手機(jī)的處理器工藝制程越小,手機(jī)的性能就越突出,功耗就越低。事實(shí)上,并非完全如此,這里還看CPU以及GPU,包括全部的設(shè)計(jì),能否讓手機(jī)的芯片的功耗真的保持在這種優(yōu)勢(shì)下。

芯片的工藝制程是什么?

在芯片的晶體管結(jié)構(gòu)中,計(jì)算機(jī)是0和1為單位進(jìn)行運(yùn)算,當(dāng)電流從 Source(源極)流入 Drain(漏級(jí)),其中的,Gate(柵極)相當(dāng)于閘門,主要負(fù)責(zé)控制兩端源極和漏級(jí)的通斷,而我們俗稱的nm值,指的是Gate的最小寬度,如它的大小決定了芯片中電流通過時(shí)候的不同損耗。

數(shù)值越大,自然所耗費(fèi)的時(shí)間,發(fā)熱,功耗等就越高。而我們一直提到的14nm工藝和7nm工藝,實(shí)際上就是柵級(jí)的寬窄,決定了我們的門的大小。

那么,14nm和7nm的差異有多少呢?

1.數(shù)量方面的變化。14nm工藝制程中晶體管的數(shù)量會(huì)小于7nm工藝的晶體管數(shù)量。晶體管越多,性能越快,晶體管體積小,集成度高,數(shù)量越多,主頻越快。

2.Gate門越小,自然功耗越小,因?yàn)殡娏鹘?jīng)過的時(shí)間越小,自然速度越快。

3.我們必須要知道14nm工藝制程遠(yuǎn)比7nm工藝制程要簡(jiǎn)單的多,7nm工藝更復(fù)雜一些。

我們必須要知道要有更多的性能,讓處理器的能力有更好的提升,自然需要多方面進(jìn)行提升,這里就包括了CPU等各方面的提升,因此為了能夠滿足它們各方面的提升,工藝制程自然需要提提升。

為了更好的說(shuō)說(shuō)7nm和14nm的差異,我們就比較處理器驍龍660和驍龍865處理器的安兔兔跑分差異:驍龍865跑分59萬(wàn)分左右;而驍龍660跑分為14萬(wàn)分左右,可以看到差異了。

你就可以知道了,為何我們說(shuō)華為必須使用7nm工藝了,能夠在使用高性能CPU和GPU等時(shí),能夠保證處理器的均衡性!

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主要有如下幾個(gè)區(qū)別:

芯片的制程工藝越小,其能耗就越小,具體反饋到手機(jī)上就是用7nm的芯片,手機(jī)可能一天一充電,14nm則需要半天充一次電,當(dāng)然還會(huì)減少內(nèi)部發(fā)熱的情況,我們看到有些手機(jī)用久了會(huì)發(fā)熱,就是制程工藝上的問題;



芯片的制程工藝越小,則單一芯片的面積越小,同一塊晶圓可以切割出更多的芯片,顯著降低芯片的成本,比如一塊晶圓可以切割出10000片14nm芯片,那么則可以切割20000片7nm芯片;



芯片的制程工藝越小,同等面積的芯片中可以植入更多的晶體管,可以顯著提高算法性能;同等面積的芯片中,7nm的可以兩倍的晶體管,算力提升明顯;



芯片的制程工藝越小,在滿足同等性能下,所需的芯片面積越小,則手機(jī)中可用空間更大,有利于植入更多的其它零件才實(shí)現(xiàn)更多的功能;用7nm的工藝,可有更多剩余空間去實(shí)現(xiàn)手機(jī)的其它新增功能。

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半導(dǎo)體工藝都屬數(shù)字越小越先進(jìn),7nm相比14nm由于晶體管尺寸的減小,晶體管自身的寄生電容會(huì)更小。更小的寄生電容意味著更高的工作頻率以及更低的功耗,同時(shí)還可以在單位面積中塞進(jìn)更多的晶體管來(lái)增強(qiáng)性能,所以說(shuō)芯片設(shè)計(jì)都在不斷追求更先進(jìn)的制造工藝,從而達(dá)到更強(qiáng)的效能。

從芯片成本上來(lái)說(shuō),因?yàn)槟壳按S大都是使用的300毫米晶圓,如果使用的7nm工藝,那么同一片晶圓可切割的芯片可以更多(成本更低),良品率也會(huì)更有保障,而如果使用14nm工藝達(dá)到相同的性能水平的話,那么這顆芯片面積就會(huì)更大,每塊晶圓能切割出來(lái)的芯片就少了許多,對(duì)于廠商來(lái)說(shuō)成本也就增加了。

當(dāng)然,不管半導(dǎo)體工藝發(fā)展到哪個(gè)地步,設(shè)計(jì)出來(lái)的芯片都是可以滿足日常使用需求的,比如說(shuō)麒麟990用14nm工藝也完全能做出來(lái),只是芯片的面積、發(fā)熱和成本都將會(huì)更高,而采用7nm euv技術(shù)之后,不僅性能可以同步提升,功耗夠低,而且還能把5G基帶集成到一顆芯片里,這就是先進(jìn)工藝帶來(lái)的好處。

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14nm和7nm的芯片用什么區(qū)別?

先給出概括性結(jié)論:7nm工藝制程的芯片相比于14nm工藝制程,支持的功能更復(fù)雜,單位晶體管密度更高,單位面積功耗更低。



在追求先進(jìn)工藝的芯片類別,手機(jī)處理器一直是當(dāng)仁不讓的時(shí)代弄潮兒,F(xiàn)在主流的已經(jīng)量產(chǎn)的高端處理器芯片,基本上都是使用的最先進(jìn)的可量產(chǎn)工藝,7nm,例如麒麟990 5G。

那為什么手機(jī)處理器芯片一直追著工藝不放?

因?yàn)橄M(fèi)者需求真的是提升的很快,處理器的頻率越來(lái)越高,拍照的功能越來(lái)越好,還要支持5G網(wǎng)絡(luò)等等。

以拍照為例,現(xiàn)在為了提升拍照效果,各個(gè)手機(jī)廠家除了在鏡頭方面大做文章之外,AI拍照變得越來(lái)越普遍,隱藏在AI拍照后面的是對(duì)算力提升的直接需要。這些體現(xiàn)在芯片上面,就是功能越來(lái)越復(fù)雜,但是wafer面積是一定的,那就只有提升單元面積上面的晶體管密度。


為了讓大家有工藝提升帶來(lái)的收益,有一個(gè)直觀的數(shù)字概念,我給大家舉一個(gè)臺(tái)積電7nm工藝和5nm工藝在晶體管密度方面的提升。

臺(tái)積電初代7nm的晶體管密度是9120萬(wàn)個(gè),5nm的晶體管密度是1.713億個(gè),增長(zhǎng)達(dá)到88%。除此之外,性能提升達(dá)到15%-30%,這兩個(gè)數(shù)字是不是已經(jīng)深深地震撼了你。



小結(jié)

工藝制程越先進(jìn),帶來(lái)面積、功耗等方面的收益是非常直接切明顯的,這也就是當(dāng)初為什么臺(tái)積電、三星、intel持續(xù)多年投巨資研發(fā)先進(jìn)制程的直接原因。但是制程越先進(jìn),研發(fā)投入,流片費(fèi)用就越驚人,所以如果想使用先進(jìn)的制程,必須對(duì)出貨量,以及利潤(rùn)率有足夠的信心,不然對(duì)芯片設(shè)計(jì)公司來(lái)講,真的是得不償失了。

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芯片由四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成

芯片的組成部分別是芯片設(shè)計(jì)、晶圓生產(chǎn)、芯片封裝和芯片測(cè)試,封裝與測(cè)試一般同屬在一個(gè)環(huán)節(jié),通常我們說(shuō)的芯片,就是通過設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和封測(cè)三個(gè)環(huán)節(jié),然后交由晶圓生產(chǎn)企業(yè)來(lái)生產(chǎn)。

晶圓企業(yè)要建立生產(chǎn)線,這部分資金投入很大,十億、百億都有可能是皮毛,且需要在工藝方面進(jìn)行研發(fā),才能按照設(shè)計(jì)代工出芯片產(chǎn)品,如果設(shè)計(jì)出了7NM的芯片,但是代工技術(shù)達(dá)不到,還是生產(chǎn)產(chǎn)不了,故而我們看到華為有自己的7NM芯片,但中芯國(guó)際還不能代工生產(chǎn),沒辦法就只能交給臺(tái)積電來(lái)代工生產(chǎn)。

中芯在去年已經(jīng)成功開始量產(chǎn)14NM芯片,7NM芯片還在在加速研發(fā),問題是7NM以上的工藝用DUV光刻機(jī)就可以生產(chǎn),而7NM以下的工藝需要用引入極紫外光(EUV)的光刻技術(shù)。

目前全球只有荷蘭的ASML公司能生產(chǎn)EUV光刻機(jī),中芯國(guó)際在2018年就從ASML訂購(gòu)了一臺(tái)EUV,由于美國(guó)從中作耿,以及各種原因現(xiàn)在都還沒有交貨。

為什么非要開發(fā)7NM,甚至5NM和更小的芯片,兩者有什么差別?

14NM和7NM芯片,是從芯片的制造工藝方面來(lái)定義的,二者之間,肯定是7NM技術(shù)制造出來(lái)的芯片性能更優(yōu)越,在相同的面積中所集成的晶體管越多,芯片的整體性能就會(huì)越高。

以電腦處理器為例,用7NM技術(shù)制造的CPU肯定比14NM技術(shù)的CPU在晶體管數(shù)量方面、處理速度方面,以及最重要的功耗方面和溫升方面會(huì)高出一個(gè)量級(jí)。

因此,用7NM制程制造的芯片在很多方面超過14NM制造的芯片,使得各種性能得到提升,讓使用芯片的設(shè)備性能得到整體提升。

不過,如果僅從實(shí)用角度來(lái)說(shuō),可能兩者的差別并不太明顯,但是在科技領(lǐng)域,本身就需要不斷研發(fā),不斷創(chuàng)新,突破過去的極限,才得以讓技術(shù)進(jìn)步。

可能現(xiàn)在我們從經(jīng)濟(jì)角度的價(jià)值看,沒有必要去研發(fā)和使用7NM的技術(shù),但是在多年以后,有可能到時(shí)7NM的芯片如同我們現(xiàn)在看百年前的工業(yè)機(jī)器一樣。

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芯片中14納米與7納米,指的是芯片的制程。大家知道芯片是由晶體管組成的,制程越小,那么在同樣面積的芯片里,晶體管就越多,相對(duì)應(yīng)的性能就越強(qiáng)了。以華為麒麟980及華為麒麟970為例,麒麟980是7nm工藝的芯片,麒麟970是10nm工藝的芯片。麒麟980為69億個(gè)晶體管,麒麟970為55億個(gè)晶體管,提升了25.5%左右。在同樣大小的一塊芯片里,7nm工藝的芯片顯然可以比10nm的工藝搭載更多的東西,更別說(shuō)是14nm的了,所以現(xiàn)實(shí)中越小的制程,技術(shù)越先進(jìn),相應(yīng)的性能越高。

14nm與7nm之間的距離還是非常之大的,中間還間隔著12nm與10nm技術(shù),要說(shuō)他們的差距呢?我們以華為的兩款手機(jī)為例,在2019年中芯國(guó)際宣布三季度14nm芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后,華為榮耀發(fā)布的千元機(jī)Play 4T產(chǎn)品中,搭載了自研芯片麒麟 710A 處理器,這款低端處理器就采用了中芯國(guó)際的 14nm 工藝代工。目前華為最為先進(jìn)的mate30搭載的芯片則為7nm工藝,由臺(tái)積電代工,兩者的差距,你買下兩部手機(jī)試用一下就知道了。

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其實(shí)手機(jī)真沒必要這么拼命追求制程,我的mate 9用了三年了,好得很,一點(diǎn)問題都沒有,所以我到現(xiàn)在都沒換。內(nèi)存大一點(diǎn)、電池好一點(diǎn),一般用用足夠了

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1、其實(shí)最大的性能區(qū)別,在于中桿的外徑上。納米7屬于比較傳統(tǒng)的中桿,大概是7mm的外徑,7納米工藝芯片比14納米工藝芯片省電。

2、展望未來(lái),隨著5G和人工智能技術(shù)的發(fā)展,5G智能終端、虛擬現(xiàn)實(shí)、可穿戴設(shè)備、區(qū)塊鏈、人工智能等產(chǎn)品的成熟應(yīng)用,將對(duì)芯片性能、能耗和計(jì)算能力提出更高的要求。為了抓住市場(chǎng)機(jī)遇,芯片制造商迫不及待地推出了自己的7納米芯片或處理器。

3、另一方面,芯片制程的發(fā)展也給傳統(tǒng)市場(chǎng)帶來(lái)了革命性的顛覆。

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