14纳米芯片已经够用，为什么要研发7纳米？原因已正式确认！

目前半导体行业，并不是所有的芯片类型都对7纳米有强烈的需求。14纳米芯片已经够用，为什么要研发7纳米？除了普通的吃瓜者，业内一些人也提出了这个问题。许多人认为，对于许多产品来说，14纳米甚至28纳米就足够了。毕竟，7纳米不是大多数市场的要求。

那么，为什么芯片公司要花费更多的成本和精力，开发7纳米甚至5纳米的工艺技术呢？7纳米被认为是半导体技术的里程碑，7纳米技术具有许多优点，如可以将产品面积减少近一半，芯片性能提高10%，能耗降低40%。

展望未来，随着5G和人工智能技术的发展，5G智能终端、虚拟现实、可穿戴设备、区块链、人工智能等产品的成熟应用，将对芯片性能、能耗和计算能力提出更高的要求。为了抓住市场机遇，芯片制造商迫不及待地推出了自己的7纳米芯片或处理器。

另一方面，芯片制程的发展也给传统市场带来了革命性的颠覆，例如，苹果公司因为AirPods迎来第二次黄金时代。去年10月，苹果发布了新的具有降噪功能的无线耳机——AirPods Pro，在中国售价高达1999元，虽然价格非常昂贵，但是AirPods Pro在全球市场上经常卖缺货。

目前，苹果TWS耳机已经占据了50%以上的市场，无线耳机已经成为苹果增长最快的产品线。一些内部人士预测，苹果未来无线耳机的销量可能会达到苹果手机的水平，每年约有2亿部。只靠一种产品——AirPods，预计明年将为苹果公司带来200亿美元的收入。根据20倍硬件公司的市盈率，如果苹果将AirPods项目分开上市，它的收入和利润就能支撑万亿的市值。

苹果无线耳机能够“逆风翻转”，是由于AirPods搭载了一款名为H1的芯片，这也是苹果为耳机产品开发的第一款芯片组，采用了先进制程工艺。当前，其他制造商使用的大多数蓝牙芯片工艺都集中在28纳米到12纳米之间。随着市场需求驱动的蓝牙芯片制造工艺的发展，未来，为了在更小的芯片中集成更多的功能和应用，各厂商将逐步推动蓝牙芯片向7纳米甚至5纳米的制造工艺发展。

中芯国际也很清楚这一趋势，所以也向先进制程工艺靠拢，并在2018年订购了EUV光刻机，为更低的制程工艺做准备。据说这个制程工艺就是7纳米。

7纳米制程不仅隐藏了巨大的商机，也给制造商带来了新的挑战，因为7纳米工艺将采用新的EUV技术，传统的光刻机将无法正常运行。美国竭力全力，阻止光刻机出口到中国，目的就是阻止以中芯国际为代表的晶圆厂进入14纳米以下的先进制造工艺。

可以这样理解，14nm工艺面积大，但也可以实现7nm一样的性能，在功耗上要大很多，而且不适合小型化内嵌。

可以举个例子，在军事实力上前苏联和美国差不多，美国的武器控制集成度高，体积小，苏联的武器都很笨重，但都可以实现一样的远程攻击和爆炸效果。

也可以这样说，假如中国因为实体清单不能生产7nm以上先进的芯片工艺，那么可以牺牲体积换性能，以后大家抱个体积稍大的手机依然可以达到现在的性能。

越来越低nm工艺制程成为了芯片设计上的追求，也是各芯片制造商不得不紧跟设计者的需要。

为何现在芯片设计厂商要追求越来越低的工艺制程，其主要目的是为了在同一大小块芯片上容纳更多的晶体管，增强芯片的性能。同时晶体管之间的间距减少，电容降低，开关频率提升，速度更快更加省电。理论上把14nm芯片做到7nm芯片的性能是有可能的，但是要容纳与7nm相同或者更多数量的晶体管，14nm芯片面积将会变得更大，而且能耗将会很高，在产品上将变得不实用。

比如手机芯片，在巴掌大的手机上如果芯片就占了半巴掌大，显然是不实用的。所以各大芯片设计厂商拼命设计更多晶体管的芯片，制造厂商也拼了命的提升自己的工艺制程满足芯片设计者需求。所以像台积电、三星等，都在竞争生产及解决7nm、5nm，甚至3nm制程工艺，以求在未来占据主动。

芯片制程根本没办法用肉眼来观察，就像是在硅原子上画画一样，只能用纳米来衡量电子元器件之间的距离。纳米（nm），是nanometre的译名，即为毫微米，是长度的度量单位，国际单位制符号为nm。一根头发丝直径约为０.１毫米，１０纳米相当于头发丝的万分之一。在当前高端芯片制造中，各大企业都在围绕缩小工艺制程“绞尽脑汁”。

在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件的生产精度，精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。

7纳米芯片和14纳米芯片的手机用户体验有啥不同？

如果以芯片制造工艺来看这个问题，或许感知并不是很强，但直接转换到具体的芯片和对应的手机上，那就非常明显了。

首先是7nm制造工艺的芯片，比如目前的苹果A13芯片、骁龙865芯片、麒麟990芯片。

其次是14nm制造工艺的芯片，苹果在A9芯片使用过三星的14nm制程，而在A10回到台积电16nm制程，A11直接跃到10nm制程。麒麟960使用16nm制程，麒麟970使用10nm制程。比如iPhone11和iPhone8（10nm）对比，已经是隔代产品，虽然iPhone8虽然日常使用依然流畅，但是两款机型还是有明显感知。

而骁龙和麒麟芯片差距就大了。搭载麒麟990的华为Mate30和搭载麒麟960的Mate9已经完全是两种产品了。

虽然芯片制造工艺并不是决定性能的唯一因素，但是可以说占了大部分的因素，在使用14nm芯片的手机时或许会认为体验是非常好的，然而如果使用了现在的新手机再回去体验旧手机，差距是非常大的。

缺芯之痛”，不但是中国半导体行业之痛，也是民族产业之痛。

数据统计，中国集成电路产品连续多年每年进口额超过2000亿美元，一旦缺“芯”，可以想象会面临什么困难。

无论是设计还是加工工艺上，7nm芯片都代表着先进的技术，能让终端能耗更低、速度更快。我们虽然能设计、研发7nm芯片，但是我们的企业无法自己量产，还得由台积电代工生产。因为光刻机精度仍是芯片制造行业的卡脖子环节。光刻机是制约集成电路技术发展的重中之重，核心技术中的核心，被冠以“工业皇冠上的明珠”的称号。

目前，世界上80%的光刻机市场被荷兰公司占据，高端光刻机也被其垄断。中国在努力追赶，但仍与国外存在技术代差。我们要正视与苹果、高通等行业巨头的差距，并且要用自身的科技创新，通过踏踏实实的努力，一步步来实现我们在芯片制造领域的突围。

芯片由四个环节构成，分别是芯片设计、晶圆生产、芯片封装和芯片测试，不过封装与测试一般在一个环节，所以通常我们说的芯片，就是通过设计、生产和封测三个环节，设计主要是利用架构进行自主设计，然后交由日圆生产企业来做。

晶圆企业需要建立生产线，投入很大，少数数十亿，多则数百亿，而且需要在工艺上进行研发，才能按照设计代工出芯片产品来，也就是说，如果设计出了7NM的芯片，但是代工的达不到，就产不了，所以我们看到华为有自己的7NM芯片，但中芯国际还代工不了，就只能交给台积电来代工。

中芯国际去年已经成功量产14NM芯片，7NM的也在加速研发，但问题是7NM以上的工艺用DUV光刻机就可以生产，而7NM以下的工艺需要用引入极紫外光（EUV）光刻技术，而目前全球只有荷兰的ASML公司能生产EUV光刻机，中芯国际在2018年就从ASML订购了一台EUV，由于美国从中作耿，因种种原因，直到现在都还没有交货。

很多人会想，那么既然14NM的芯片已经够用了，为什么非要开发7NM，甚至5NM和更小的芯片呢？两者有什么差别？

对于14NM和7NM，是从芯片的制造工艺方面来定义的，对于两者来讲，肯定是7NM技术制造出来的芯片性能更优越，在相同的面积中所集成的晶体管越多，芯片的整体性能就会越高。比如以电脑处于器为例，用7NM技术制造的CPU肯定比14NM技术的CPU在晶体管数量方面、处理速度方面，以及最重要的功耗方面和温升方面会高出一个数量级。

因此，用7NM制程制造的芯片在各个方面会全面超过14NM制造的芯片，使得各种性能得到提升，从而让使用芯片的设备性能得到整体提升。

当然，如果仅从实用角度来说，可能两者的差别并不大，但在科技领域，本身就需要不断研发，不断创新，突破过去的极限，才能实现技术的进步。也许现在我们从经济角度的价值看，没有必要去研发和使用7NM的技术，但如果过了几十年几百年之后，有可能到时7NM的芯片如同我们现在看几百年前的工业机器一样。

如果不能进行技术突破，一直停留在14NM，那么用不了多久，技术水平就会被其他国家甩在后面，所以我们需要不断研发，尽快突破EUV的限制，在芯片产业实现国产自主化，才能在未来的科技进步中占据主动。

这不是绝对的，性能主要是取决于你的设计和架构，工艺只能保证同等条件下，发热和性能。当你的架构不好的同时，14nm一样可以吊打7nm，就好比你用x86的i3，随便吊打一切移动版arm处理器。所以，性能跟工艺没有必然联系，工艺好可以一定程度上提高性能，但主要影响性能的还是架构。

一、所谓的芯片14nm或7nm是什么意思？

关于芯片，大家都喜欢谈工艺，比如14nm、7nm、5nm等等，因为数字越小，表示越先进，那么这些数字究竟是什么意思？

首先要理解的是，芯片是由晶体管构成的，而晶体管的大小是不变的，至于14nm、7nm的工艺，是指晶体管门电路的宽度，而不是晶体管的大小，或者你就换一种说法，就是晶体管与晶体管之间的距离好了，这样更容易理解。

当工艺越先进，那么这个距离就越小，那么同样面积下，晶体管就会越多，做到越密集，工艺主要就体现在这里了。

二、14nm和7nm的芯片对比

14nm的芯片和7nm的芯片一对比，那么同样面积下，14nm的芯片明显晶体管就会少很多，这样性能就会差一些，而7nm的芯片晶体管就会多，性能自然就会好一些。

如果保证晶体管数量一致，那么14nm的芯片就会更大，7nm的芯片就会更小一些。

此外，还要考虑的是，因为制造工艺的提升，芯片的频率就可以提高，功耗可以变得更低一点，所以就算14nm和7nm的晶体，做成晶体管一样的，性能也不会是差不太多的，而是有区别的，7nm的芯片会好一些。

一般来讲，芯片的制程越小，晶体管就越小、所能容纳的晶体管的数量就越多，所以芯片的性能就越好。同时芯片的制程越小，电阻越小、耗能越低，所以芯片工作时产生的热量越小，手机就越省电。

所以芯片制程的升级，无论是对于芯片的性能来说，还是功耗来说，都起到了非常重要的作用。

14nm芯片与7nm芯片有多么的大差距？

14nm芯片与7nm芯片之间有着1-2代的差距，所以它们之间的差距还是非常大的。

如果在芯片面积相同的情况下，7nm芯片所能集成晶体管的数量要比14nm芯片多很多。这样来说，芯片的性能就越好。

如果在晶体管数量相同的情况下，7nm芯片的面积要比14nm芯片的面积小很多。

不可否认的是芯片的制程工艺越先进，性能以及功耗就越好。但是对于大多数的芯片来说，14nm工艺已经够用了。目前除了手机处理器，大多数芯片还都在12—14nm工艺。从目前芯片代工厂来看，就可以看出这一点。目前除了台积电与三星，其余大多数的芯片代工厂还都停留在14nm工艺水平。

但是对于手机来说，芯片制程工艺是非常重要的。因为手机对于芯片以及体积的要求比较高，总不能芯片的体积像砖头一样大吧。尤其是对于5G手机来说，芯片制程就更为重要。5G手机发热要比4G手机更加严重，如果使用比较落后的制程工艺，那么手机发热更加严重。毫不夸张的说，14nm工艺很难做出一款5G处理器。

我国大陆中最好芯片代工厂是中芯国际，目前中芯国际最好的技术就是14nm工艺，在今年4月份就已经实现了大规模量产，荣耀发布的荣耀Play 4T使用的麒麟710A处理器就是采用的中芯国际14nm工艺。受台积电方面的影响，不仅仅是手机处理器，华为其他芯片也由台积电转移到了中芯国际。中芯国际的N+1工艺也有望今年年底实现规模量产，对于N+1工艺大家可能比较陌生，中芯国际的N+1工艺与平常我们所说的7nm工艺是差不多的。

台积电目前最先进的生产工艺是5nm，即将发布的麒麟1020处理器与苹果A14处理器都是采用5nm工艺制成。中芯国际与台积电之间的差距，主要原因在光刻机上。

芯片是由光刻机制造的，而全球高端光刻机基本被荷兰ASML公司垄断了，只有这家公司可以做出顶级的光刻机。但是由于《瓦森纳协定》，西方国家比较精密的仪器是禁止向我们出口的。所以中芯国际买不到最好的光刻机，只能买到比较落后的光刻机。

7nm制程的芯片，性能可比14nm制程强的不是一星半点。

在计算机行业有一个著名的定律——摩尔定律：计算机硬件的性能每18个月翻一番。这个定律放在手机行业上也基本适用，而手机CPU的更新速度实际上还要更快一点，基本上每年都会出新品。

7nm的芯片究竟比14nm强在哪些方面？

首先纠正一个误区，很多人都以为14nm，7nm说的是芯片的大小。实际上，这些制程指的是蚀刻工艺的电路间距。制程越小，电路间距的距离就越窄，能够容纳的晶体管就越多。而晶体管越多，意味着芯片的算力就越强大，性能就越好。另外，有些人认为晶体管越多，芯片的功耗就会越大。这个说法是不对的，恰恰相反，采用7nm制程的手机芯片的耗电量可能更小一些，二者间并没有绝对的线性关系。

如果从7nm退回14nm，会有哪些影响

尽管现在4G仍是主流，但5G已经是必然，其影响也会体现在芯片行业上。以华为做例子，大家都知道华为在5G市场上做的很好，但是，如果从7nm退回至14nm，对终端的影响将会非常大，具体体现在性能的下降，耗电的增加，华为本身现在海外市场就收到打压，造成的影响可以说是毁灭性的。

简而言之，芯片设计回退到14nm，配置该芯片的性能下降是全面的，包括GPU、CPU和通信性能都会下降。俗话说由奢入俭难。不过，如果真的逼到退无可退，14nm制程的芯片还是能够满足我们的基本需求。

很简答的理解，CPU的大小是固定的，就是那么大的面积。你的工艺越先进，就能生产出更小的核心，核心越小，同样的面积能容纳的核心数量就更多。县城数量也要更多。

举个例子：

AMD的7纳米工艺可以生产出16核心32线程的CPU，这样的CPU无论在性能上和多任务处理上，都要领先inter一大截。

所以按照道理，AMD要强于INTER

但是问题也来了：

很多人并不能使用那么多的核心和线程，但是个别的核心的性能发挥很重要。比如打游戏。

虽然核心多，但是很多核心都在休息的状态，个别核心又要累死，这样其实核心多，反而限制了CPU的发挥。

更严重的就是发热和功耗的问题，随着核心和线程数量的增加，电力功耗增加，发热也增加，所以对散热要求就更好。如果没有好的散热CPU就会被迫降频，那就是得不偿失。

所以各有所长，和各有有缺。不能一概而论孰好孰坏。