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台積電5nm待發 7nm/10nm又双叒叕落伍了

當我們還在糾結新買的手機或者電腦是不是最新的7nm或10nm晶片的時候,台積電在本月重磅宣布率先完成5nm的架構設計,且已經進入試產階段。半導體工藝在如此短暫的時間內實現瞭如此快速的迭代,這完全超出了很多人的預期。

尤其是對於那些在苦等AMD 7nm和intle 10nm新品的DIY玩家們而言,這個消息簡直如晴天霹靂一般的存在。難道說,很多人還沒用上的7nm和10nm,已經又双叒叕要落伍了嗎?這不僅讓人感嘆科技發展之快,更讓人覺得心裡有一些不爽……

台積電5nm蓄勢待發

其實從用戶的角度,我們理應支持產品的加速迭代升級,因為這可以讓我們以同樣的錢獲得性能更為出色的產品。但是如果產品更新的頻率過快,似乎則產生了“過猶不及”的反效應。因為誰也不想今天剛買的最新產品,還沒用幾天就“落伍”了吧!

精進的台積電通過率先搶占7nm製程而大受裨益,獲得了蘋果、高通、AMD、NVIDIA等國際巨頭的大額訂單。甚至也讓一直受到intel打壓的AMD,也憑藉台積電7nm而受到了玩家更多的關注和期待。

這也讓台積電一鼓作氣,決定在2020年攻下5nm高地!

 

根據官方數據,相較於7nm(第一代DUV),基於Cortex A72核心的全新5nm晶片能夠提供1.8倍的邏輯密度、性能提升15%,晶片面積縮小15%。而根據台積電的發展規劃來看,未來3nm和2nm都已經在列……

難道我們用了多年的nm(納米)單位眼看就要失效了嗎?

其實並非絕對,根據台積電官方透露:佈局5nm製程工藝市場是為了協助客戶實現支持下一代高效能運算應用產品的5nm系統單晶片設計,目標鎖定擁有廣闊發展前景的5G與人工智能(AI)市場。

這不禁讓我們想到了在去年發生的一些關於7nm晶片首發的事情。誰能想到,全球最先實現首發量產7nm晶片的,竟然是一家來自中國的礦機企業——嘉楠耘智。這家企業的技術水平和出貨量自然不能跟蘋果、高通相提並論,但卻搶在他們之前實現了首發。

究其原因,在於礦機晶片的結構極為簡單,因此從設計和生產的角度極為容易適配到最新的生產工藝。而對於電腦和手機的這種通用計算處理器而言,因為結構複雜很多,晶體管密度極高,因此對設計和生產,以及良品率的影響都會有更為苛刻的要求。

假如礦機晶片就像是一個籃球場,那麼電腦處理器則相當於建造一艘航母……

而台積電把5nm製程工藝作為未來5G和AI市場的佈局,也存在著異曲同工之妙。

比如5G領域中最重要的基帶晶片,體積更小、發熱更低、性能更強的5nm基帶無疑會給手機終端的體驗帶來很直接的提升。而在人工智能領域,邊緣計算晶片的設計跟礦機晶片則有些類似,結構簡單功能單一,也更容易被部署到更多的智能終端當中。

所以僅從目前的趨勢來看,台積電的5nm如果在2020年實現量產,其實也對傳統的PC市場,以及短期內的手機處理器市場影響不大。而現今方興未艾的7nm和10nm工藝也會繼續沿用多年,至少研發成本會限制這些處理器廠商不會更快的更新到新製程。

而這似乎也預示著,傳統晶片領域和未來新興的5G+AI領域,在7nm時代將會形成一個明顯的分水嶺。此前全球半導體工藝始終受到工藝步進的牽制,而在未來,結構相對簡單、體積更為小巧、工藝更為先進的專用晶片將會另闢蹊徑。

因此,單純的從數字大小來區分是否更為先進的經驗主義將會不再適用。

 

即使在現在,單純的以“數字越小越先進”的結論也並不可取。根據國外媒體針對intel首顆實現小批量出貨的10nm處理器酷睿i3-8121U的評價來看,雖然“10”相對“7”看似是落後了一些,實則intel的10nm技術卻更為先進。

處理器這個東西,其實說白了就是在有限的晶片面積內塞入更多的晶體管數量,並且保證這些元件能夠高效穩定的運行。 Intel 10nm工藝使用了第三代FinFET立體晶體管技術,晶體管密度達到了每平方毫米1.008億個(符合官方宣稱),是目前14nm的足足2.7倍!

作為對比,三星10nm工藝晶體管密度不過每平方毫米5510萬個,僅相當於Intel的一半多,7nm則是每平方毫米1.0123億個,勉強高過Intel 10nm。至於台積電晶體管密度比三星還要低一些。這也是很多業者吐槽“台積電7nm縮水”的根本原因。

因此,如果僅從晶體管密度這個關鍵數據上來看,intel的10nm技術雖然看似“落後”,但其實相較其他7nm技術卻並不落後,甚至反而領先。

 

 

而回到我們用戶的角度來看待這個問題,我們真的有必要盲目的追新求強嗎?

答案必然是否定的。我們必須要清楚的明白一個道理,科技是永無止境的在發展,而我們的需求是有閾值的,那麼該如何理解這句話呢?

舉個簡單的例子,當處理器還停留在工藝相對落後的時代,那個時候功耗和發熱量是如此的巨大。以至於當時直接催生出了專業散熱器的流行,比如大家曾經熟知的九州風神、超頻三,高端的比如貓頭鷹等等。因為沒有這些碩大的散熱器,真心壓不住!

在當時,每一次製程工藝的進步,其實都會帶來“結結實實”的提升,因為那個時候的處理器基礎功耗實在是太大了。而隨著製程工藝的不斷迭代,提升幅度的基數再變小。受到物理極限的製約,提升幅度的百分比也在縮小。

以至於人們逐漸對製程工藝的提升,逐漸變得不再那麼敏感了。

如果您還無法理解,那麼舉一個更為簡單的例子。幾年前安卓手機燙手掉電快,但是現在連五千元上下的機種都不會有這樣悲慘的體驗了。所以以前你換手機很迫切,但是現在基本夠用,也沒什麼特別的槽點,所以你換手機的需求就不那麼迫切了。

別太在意什麼5nm、7nm,還是什麼10nm。

追求最新的,你永遠無法滿足。只選適用的,你才會心如止水~

 

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