28nm？所以為什麼不把晶元做大點？
為什麼不把晶元做大點？
相信前陣子的【中興事件】大家都有所耳聞，美國拼接自身晶元技術上的優勢牢牢佔據IT行業的上游，不僅攫取了行業內的高額利潤，還以此要挾中下游企業。
而小編在查閱相關資料時發現了一個問題，晶元的製造工藝決定了晶元的大小，從28nm到14nm，再到10nm,7nm，甚至5nm，晶元製造廠商們在不斷的提升自己的製造工藝。
例如用在iPhone6身上A8處理器是20nm，到A9就變為14nm，最新的A11則為10nm，據傳下一代A12處理器更是會採用7nm工藝。
所以到這裡小編就有一個問題，為什麼不把晶元做大一點來保證性能？晶元的性能由晶體管的數量決定，晶元越大，能容納的晶體管也就越多，所以我們為什麼不做個大點的晶元呢？
28nm與7nm差距有多大？
目前國內以中芯國際為代表的半導體企業能提供28nm的晶圓代工與技術服務，而台積電的7nm工藝已經投產，這其中的差距大得驚人。
目前中芯國際正在聯合華為、高通共同研發14nm工藝，預計19年投產，但那個時候估計三星的7nm工藝也已經成熟，整個市場全面進入7nm時代。14nm依舊無法佔據市場一線。
國內廠商要在晶元行業與世界一流企業相較量，很可能要等到5nm時代。
從28nm到5nm，這其中少說還有三個世代，可能需要投入數以千億的資金才能追上。
▲小米系列手機一覽
再換一個簡單的說法，12年發售，被稱『一代神機』的小米2採用的就是28nm工藝的高通處理器，當時的跑分為1.4W分。
17年上半年發售的小米6則採用了最新的驍龍835處理器，10nm工藝，跑分則在18W分左右，比小米2高了10倍不止。
按照摩爾定律的說法，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。
10nm尚且如此，更先進的7nm與28nm有多大差距可想而知。
所以為什麼不把晶元做大點
所以如果我們用28nm的工藝，做一塊大晶元，往裡面塞入兩倍的晶體管，是不是就能達到14nm晶元的性能？
答案是：不能
且不說高度一體化的數碼產品不可能再空出一個晶元大小的位置，就算有，也不能。
看看iPhone就知道了，為了整機做薄1毫米，不得不讓攝像頭突出機身。從那以後小編再也沒有見過幾個攝像頭是平著的手機。
在這樣高度一體化的數碼產品里，怎麼會憑空讓處理器多佔據一倍的位置？想想看，同樣的面積，別人用7nm，性能比14nm翻上一番。我們用28nm，面積要大一倍不說，性能還只有7nm的一半，這誰受得了。
成本問題
晶元行業，最新技術往往能帶來最低成本。
基本上所有晶元的生產都要經過7個工序，分別是：硅提純，切割晶圓，影印，蝕刻，重複、分層，封裝，測試，當中蝕刻工序最重要的工作，它是用激光在硅晶圓上面雕刻晶體管的過程，這個過程是由激光來完成的，所用激光的波長就是該技術提升的關鍵，它影響著在硅晶圓上蝕刻的最小尺寸，也就是線寬。
▲Intel不同製程工藝的成本、核心面積
我們常說的多少nm都是指線寬，也就是晶元上的門電路寬度，縮小線寬意味著晶體管可以做得更小、更密集，而且在相同的晶元複雜程度下可使用更小的晶圓，於是成本降低了。
另外，晶圓的尺寸是固定的，切割出來的晶元越小成本就越低，而且在單位面積出錯率固定的情況下，面積越大的晶元蝕刻時上面有壞點變成不良片的可能性就越大，大型晶元的良品率率遠低於小晶元，所以廠商們想放設法的在儘可能小的晶元里堆更多的東西，那隻能升級工藝了。
性能問題
除了成本上的考量，新工藝也能帶來性能上的提升。
在縮短晶元內元件間距之後，晶體管間的電容也隨之降低，這可以提升晶體管的開關頻率，這時整個晶元的工作頻率就上去了，這也為什麼每升級一次工藝CPU的頻率都會明顯提升的原因。
▲32nm和22nm工藝對比
另外縮小晶體管的尺寸也會減少它們的內阻，這可以降低它們的導通電壓，這代表CPU可以在更低的電壓下工作，所以使用新製程的CPU的電壓較上一代產品都有所降低，另外CPU的功耗是與工作電壓的平方成正比的，工作電壓的降低，可使它們的功率也大幅度減小。
我想看到這裡大家也就明白了，通過增大晶元面積的方式來趕超新工藝是不現實的。
但大家也不要灰心，摩爾定律已經趨近極限，新工藝的突破會放緩，這是中國晶元彎道超車的良機。
TAG:新風尚NewFashion |