芯片|14nm芯片做大,性能达到7nm水平,不就解决中芯国际的难题了?( 二 )


  • 需要不断升级制造技术 , 同样需要大量的投资 。
  • 材料和制造技术可以通过资金的投入 , 逐渐地追赶 。 但是还有一个难度更大的—EUV光刻机 。

    7nm工艺制程离不开EUV光刻机 , 而这种设备几乎全部被荷兰的ASML垄断了 。
    EUV光刻机制造难度极高 , 基本代表人类科学技术、工业制造的最高成果 。 其中难度最大的是镜头和光源 。
    光刻机的镜头采用蔡司技术 , 蔡司是德国历史悠久的光学仪器厂商 , 其产品向来是“高贵”的代名词 。 同样的一个镜片 , 不同工人打磨 , 光洁度相差十倍 。 镜片材质均匀 , 更需要几十年甚至上百年的技术沉淀 。
    光刻机的光源使用波长极短的极紫外光 , 该技术是使用激光产生等离子源产生13nm的紫外波长 。 这种光源工作在真空环境下 , 产生紫外波长 , 然后由光学聚焦形成光束 , 光束经由用于扫描图形的反射掩膜版反射 , 由于极紫外光的固有特性 , 产生极紫外光的方式十分低效 。 能源转换效率只有 0.02% 左右 。
    目前世界上没有任何一个国家 , 凭借自己的实力打造一台EUV光刻机 。
    而荷兰ASML的光刻机一半卖给了台积电 , 剩下的则是卖给了三星和英特尔 。
    中芯国际买不到EUV光刻机 , 也就无法突破7nm工艺 。
    那么网友说的做大14nm , 性能达到7nm水平的想法 , 究竟靠不靠谱呢?
    台式电脑或许可以一试
    我们说的14nm、7nm、5nm等 , 指的是晶体管之间电路的距离 , 而不是晶体管的大小 。 因此在理论上同样大小的芯片 , 7nm工艺要比14nm工艺晶体管数量要多很多 , 性能同样更强劲 。

    那么14nm芯片做大能否超越7nm芯片性能呢?我们用芯片具体对比一下!
    AMD Ryzen 3300 与 Intel 酷睿i9 10900K
    AMD Ryzen 3300相关参数如下:
    工艺制程:7nm
    CPU主频:3.0-3.8GHz
    【芯片|14nm芯片做大,性能达到7nm水平,不就解决中芯国际的难题了?】最大频率:4.3GHz
    核心数量:6核心
    线程数:12线程
    功耗:65W
    酷睿i9 10900K相关参数如下:
    工艺制程:14nm
    CPU主频:3.7GHz
    最高睿频:5.3GHz
    核心数量:十核心
    线程数:二十线程
    功耗:125W
    前者是7nm工艺 , 后者是14nm工艺 , 但是在单核心性能上可以超越AMD Ryzen 3300 , 英特尔芯片 , 睿频达到了5.3GHz , AMD最大频率为4.3GHz 。 所以说只看性能的话 , 14nm工艺是可以超越7nm的 。
    但是我们再看二者的功耗 , AMD Ryzen 3300的功耗为65W , 但是酷睿i9 10900K的功耗达到了125W , 差不多高出了1倍 。
    这样的功耗在电脑上还可以 , 毕竟电脑是直接接在电源上使用的 , 如果换成手机呢 , 功耗相差如此悬殊 , 高功耗恐怕是要被市场抛弃了!
    手机处理器 , 我们不仅要考虑性能 , 还要考虑功耗 , 散热等等!
    电脑处理器我们可以只考虑性能 , 不考虑其他方面 , 但是手机处理器则必须全方面考虑 。

    首先 , 在成本上7nm工艺是高于14nm工艺的 , 因为7nm工艺要求更加严格 , 设备成本也大幅增加 , 而且因为技术的原因 , 7nm良品率低于14nm , 这些都是造成价格高的原因 。
    其次 , 手机处理器对能耗是非常敏感的 , 目前安卓手机处理器都达到了8个核心 , 2大核+6小核 , 或者4个大核+4个小核 。 麒麟9000和骁龙888目前使用了最先进的5nm工艺 , 结果能耗出现了问题 , 如果改成14nm技术 , 那惨烈现状简直无法想象 。
    此外 , 14nm和7nm除了工艺上的区别 , 还有架构设计上的因素 , 如果用14nm强行堆起一个超级核心 , 那手机恐怕真的无法使用了 。 多核处理器 , 可以满足“横向扩展”(而非“纵向扩充”)方法 , 从而达到提高性能的目的 。 这样的架构实现了“分治法”战略 。 通过划分任务 , 充分利用多个执行内核 , 并可在特定的时间内执行更多任务 。