芯片|为什么CPU制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm，为什么要这么小？ CPU|华为|it芯片

文章图片

文章图片

虽然美国并未完全禁止台积电为华为代工芯片产品，但是却不允许台积电为华为代工5nm、7nm工艺制程的高端处理器芯片。这是否意味着华为将会彻底丧失高端芯片的生产能力呢？毕竟国内中芯国际满足商用的仅为14nm工艺制程的芯片。我们不禁会产生这样的疑问，既然高端工艺制程的芯片无法实现，为何不使用低端工艺制程的芯片来实现同样的性能呢？换句话来说，为什么芯片工艺要追求的这么小呢？

我们先来看看高端芯片工艺有什么好处，否则无异于纸上谈兵。 14nm、7nm、5nm工艺制程究竟指的是什么？在整个芯片电路中，晶体管的栅极是最窄的线条，如果栅极是14nm ，则表明使用的是14nm工艺制程，同理可推， 7nm、5nm工艺制程就是指不同规格的栅极。工艺制程越先进，意味着同样面积的芯片可以容纳更多的晶体管，带来性能上的提升（很多人认为苹果A系处理器之所以优于其他厂商处理器，正是因为苹果A系处理器不需要集成基带芯片，同样的面积用于计算的晶体管数量更多）。工艺越先进，意味着需要的电压、电流也就越小，发热量势必会同步降低，也就是说工艺的提升势必会带来功耗的降低。

既然无法实现7nm工艺制程的芯片，使用更大面积的14nm工艺制程芯片是否可行呢？理论上可行，但是实际上并不允许。两者之间性能上的差异并不是单纯的2*2=4的关系，芯片性能的参数更加的复杂，还包括工艺库密度上的差异，处理器多线程、单线程、加密、SIMD性能等方面的差异。除此之外，还涉及到芯片成本以及良品率的问题。暂且不说处理器芯片体积过大导致手机臃肿的问题（芯片体积可不止增加4倍这么简单，可能是指数级的翻倍），就是从成本的这个角度来考虑也并不现实。小米11手机的发布会上，雷军给我们展示高通骁龙888处理器，使用了5nm工艺制程，大小和我们的手指盖差不多！

除了体积的问题之外，还有芯片的功耗问题。强行将14nm工艺制程芯片的性能拔高至5nm工艺制程来使用，势必会带来功耗上的提升，主要有两个方面的影响。一个是产生的热量问题，如果是台式机或者是服务器并不存在该问题，可以通过更加强劲的散热系统来解决这个问题，然而手机内部属于封闭式空间，更多的是采用被动式的散热，热量的堆积不仅会影响我们的操作体验，处理器也会被迫导致降频。还有一点不得不提，那就是手机的供电问题一直提升不大，一天一充已经是不错的待机成绩，如果使用功耗更强的芯片，您的手机一天需要几充呢？

【芯片|为什么CPU制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm，为什么要这么小？】不可否认，华为公司现在处于一个两难的境遇，若继续研发高端芯片，很可能也无法完成最终的实物生产；若放弃高端芯片的研发，则陷入了美国的圈套。为了避免上下游供货商因此事受到联系，荣耀已经从华为剥离出去，联发科也正在评估给荣耀供货芯片的事情。华为芯片未来之路该如何发展，您怎么看？欢迎大家留言讨论。