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还在看几纳米制程?小心被文字游戏忽悠

上个月月末,英特尔进行了“工艺与封装路线”在线直播,同时对工艺路线图进行了更新,原10ESF改名Intel 7,原7nm改名Intel 4,7SF改名Intel 3, 5nm GAA改名Intel 20A。看起来好像和以前没啥变化,就是终于可以不用10nm+++来调侃英特尔的制程了,看起来简单明晰了不少,但细看之下,是不是有种不对劲的感觉?明明还是10nm的实际节点,怎么突然就叫Intel 7了?

事实上,Intel不是第一个这么做的,而且很大程度上来讲,Intel几乎是主流芯片制造商里动作最慢的一批,而屏幕前的你们,实际上已经被忽悠很久了。

即便你不知道CPU的完整工艺,也一定听说过“刻蚀”“光刻”这样的名词,作为集成电路制造过程中最直接体现工艺先进程度的技术,光刻主要是对半导体晶片表面的掩蔽物(如二氧化硅)进行开孔,以便进行杂质的定域扩散的一种加工技术,而且也是最能直接体现工艺先进程度的技术,而光刻技术的分辨率是指光刻系统能分辨和加工的最小尺寸,决定了硅片上形成符合质量规范要求的最小特征图形尺寸。

而我们平日里最关心的纳米制程,用在不同的半导体元件上,又有不同的含义。对CPU来说,一般指晶体管中的最小栅极线宽。因为栅极线宽越小,那么单个晶体管的尺寸就越小,CPU die也会越小,意味着在相同的die面积下可以集成更多的晶体管,性能自然是蹭蹭地往上涨。另一方面,由于栅极线宽变小,相应地工作电压也会变低,CPU的功耗也会随之降,而频率则会上升,这也就是我们平时听的最多的几句话:“xx纳米制程,性能提升xx%,功耗降低xx%,频率提升xx%”。

但就这几年的情况来看,芯片制造商们的境地,似乎也能用一个流行词来概括:内卷。

首当其冲的,就是这个纳米制程。就算你对各大厂的技术细节不太了解,也一定听过Intel 14nm+++++的传说,从Skylake到Kaby Lake,一直磨蹭到第十代酷睿,居然还在打磨14nm工艺,简直是匠心届的传奇,以至于外界一度传出了“Intel 10纳米工艺难产”之类的传言,但事情真有这么简单吗?

当然没有了。事实上真要说起来,Intel其实还挺冤的,因为他的老对头们台积电、三星的工艺数字,其实是经过“修饰”的,线宽仅仅代表工艺节点,但要衡量工艺的好坏,栅极间距、鳍片间距、最小金属间距以及逻辑单元高度都有关系。

以Intel 10nm工艺(现Intel 7)为例,其逻辑晶体管密度为100.8MTrfm㎡,即每平方毫米1亿晶体管,而且实际节点也是规规整整的10nm,相比之下,三星的10nm实际节点是13.9,台积电则是12.9,逻辑晶体管密度更是被吊打,三星只有51.8,台积电稍好一些,但也只有60.3。

而顺着这条线索看下去,就会发现很多有意思的事情,拿台积电说,其7nm的实际节点是10.5nm,5nm的实际节点是7.7nm,3nm的实际节点则约为4.5nm,这里不谈论台积电的制程加强版,仅以初次公布制程和工艺信息时披露的消息为准。

如果你还对IBM有印象,那你也应该知道,IBM在不久之前对外公布了全球首个2nm工艺制造技术,它采用纳米片堆叠的晶体管(GAA晶体管),与7nm的技术相比,预计将带来45%的性能提升或75%的能耗降低,而比起当前最尖端的5nm芯片,2nm芯片的体积更小、速度更快。

虽然理论上看,IBM的2nm芯片每平方毫米有大约3.33亿个晶体管,但现如今的IBM,早已没有了自己的晶圆业务及技术、专利,还要面临新节点成本攀升的情况,如此看来,这个2nm,在现如今的情况下,也只是个吉祥物而已了。

看到这里,相信你也明白,目前半导体制程所谓的7nm、5nm早就偏离了最初的范畴,不再是严格意义上的线宽,此前的老实人Intel,也是迫于市场压力,不得已跟上了“潮流”,更新了自己的工艺制程路线图叫法。

而且,根据目前国外的一些爆料,12代的酷睿移动处理器很有可能迎来一次史诗级突破,毕竟有着11代酷睿在移动端的优良表现,极大程度上印证了Intel 10ESF工艺的扎实进步。但如果你问我买哪个,我肯定会告诉你,谁性价比高就买谁啦!

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