别再盯着7nm还是14nm工艺了,都是没有实际意义的营销噱头

相信大家在谈论手机或者电脑的时候,说到CPU等半导体器件的规格时,会听到 7nm工艺,10nm工艺,14nm+++工艺这些词。那么,这些词到底是什么意思?作为消费者而言,您需要知道的是这些数字代表处理器中晶体管(或组件)的大小(实际含义后面再说)。

晶体管是CPU和数字电路的基础,当我们以不同方式组合晶体管时,我们将获得AND,NOT或OR门之类的逻辑电路。然后,这些简单的门电路可用于组成加法器,乘法器和其他不同类型的复杂电路,现代处理器往往包含数十亿上百亿个晶体管。

别再盯着7nm还是14nm工艺了,都是没有实际意义的营销噱头

随着对计算能力的要求提升,我们需要在单位面积上容纳原来越多的晶体管,所以我们需要缩小晶体管的尺寸,过去很多年因为制造技术的进步,集成电路中的晶体管数量每两年翻一番,这个就是我们很熟悉的摩尔定律。那么通过新工艺缩小晶体管尺寸有什么好处呢?

首先是性能的提升,单位面积的晶体管数量增加了,相当于干活的人多了,性能自然提升了,当然这里只是简单的打个比方,实际情况不是这么简单。其次是能效比提升,随着晶体管体积变小,其需要的能耗越低,因此可以减少发热,而发热量的下降又可以让我们进一步提高时钟频率,带来性能的提升。

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所以一般而言工艺越先进代表性能越强发热越低,譬如最近AMD的移动标压处理器打的英特尔不要不要的,这个就与AMD的工艺更先进有很大的关系,因为AMD采用的是台积电的7nm工艺,Intel还是继续采用14nm工艺,7nm工艺带来的能耗优势导致AMD在笔记本上面大放异彩。

对于大部分消费者来说,知道上面的那些其实就已经够了,但是如果你希望了解更多细节,那显然是不够的,实际上那些纳米值并不代表晶体管的尺寸,而是代表用于制造它们的制造工艺技术,很久以前,晶体管的栅极间距与制造工艺技术(nm值)相同,但是现在这个方法已经不适用了。

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而且目前也没有通用的标准,不同的厂家有不同的计算方法,例如英特尔的10nm,与台积电称的7nm相似。实际上,现在这已成为没有任何实际意义的营销噱头。所以如果回归到源头的话,我们就应该清楚真正重要的是晶体管密度。晶体管密度以MTr /mm²计算,代表每平方毫米数百万个晶体管。

从相关资料来看Intel方面14nm工艺达到了43.5MTr /mm²,10nm工艺达到了100.8MTr /mm²,而台积电方面7nm工艺达到了95.3MTr /mm²,7nm+ EUV工艺115.8MTr /mm²,5nm EUV工艺171.3,因此Intel的10nm的确是比台积电7nm要多。

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我们可以看到Intel的14nm到10nm的跨越是很大的,密度直接翻倍,Intel的这个步子迈的有点大,所以扯到了蛋,导致Intel的10nm迟迟不能量产,实际上从2016年开始大家就在等待Intel的10nm,可是我们看到的只是Intel在14nm上不断的优化,10nm虽然有消息,但是都是一些不那么好的消息。

到了今年2020年初,英特尔也只在笔记本平台上推出了10nm工艺的Ice Lake系列产品,而且这代处理器的的频率相比14nm++的产品明显要低一些,而且良率也仍然很低,不过最近Intel公布了路线图,根据路线图和产品规划来看,2020年Intel的10nm应该会成熟。

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从路线图上来看,2020年Intel会推出大量的10nm新品,在2021年会进入7nm,但是要到2022年才会有完整的产品组合,简单来说就是2021年还是10nm为主,7nm会亮个相。从2020年10nm新品的宣传图来看,Intel的10nm产品将涵盖各个平台,还是可以期待一下的。

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在工艺制程方面目前台积电是领先Intel的,在2020年台积电会进入5nm工艺,继续保持对Intel的领先,不过5nm主要是用于手机处理器上面,AMD方面会采用7nm+的工艺,从晶体管密度来看,Intel的10nm和台积电的7nm+差异要远小于Intel的14nm和台积电的7nm了。

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所以Intel的10nm工艺处理器能够及时推出的话,应该会对目前的市场产生一定影响,可以有效的降低AMD处理器工艺方面的优势,特别是改变笔记本上面标压处理器的竞争态势,想到i9-9980HK因为能耗问题而被R9-4900HS吊打的那个场面,Intel不得不加快进度了。

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小结

越先进的工艺制程可以带来更高的晶体管密度,从而带来性能和能耗比的提升,但是从2017年左右开始,各个厂家的工艺制程已经不能直接进行对比了,因此很多时候我们不能简单的认为台积电的7nm就一定比Intel的10nm更先进,如果真的要进行对比的话,晶体管密度算是一个不错的办法。

当然作为普通消费者并没有必要关注这么多,只要产品好用就行,制程工艺,晶体管密度这些往往只是影响产品性能的一个方面,而且随着工艺的发展,在工艺制程维度上的摩尔定律越来越慢,已经达不到定律中宣称的2年晶体管翻倍,虽然这个纬度上继续玩个10年问题不大,但是总有需要改变的一天。


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