为什么手机芯片工艺可以7nm,而电脑cpu只能14nm?有什么区别吗?:这个问题确实是太混淆视听了,必须说说,因为电脑CPU基本上英特尔占主导地位,它也曾是世界上最
这个问题确实是太混淆视听了,必须说说,因为电脑CPU基本上英特尔占主导地位,它也曾是世界上最大的半导体公司,现在的第二大,它的CPU研发制造技术至少在现在还是独步天下,所以面对题主的问题:
1、你必须相信英特尔,至少现在是
2、当有人说我的工艺达到7nm,而电脑CPU还只用14nm时,请参阅第一条
为什么这么说,因为现在所谓的制程数字已经变成了一场营销的手段,所谓“7nm”营销标签与英特尔的“10nm”也就名称不同而已,晶体管的物理尺寸其实在相同的范围内,实际的区别在于看谁更不要脸。比如Global Foundries(GF,就是给AMD生产CPU的那家)最近称,他们新的7nm制程其实和英特尔10nm制程差不多。
咱们也不凭空乱说,上面是英特尔公布14nm晶体管的数据,它的栅极宽度为42nm,而同期三星的14nm制程栅极宽度为48nm,TSMC(台积电)的16nm制程为45nm,如果稍讲究点,英特尔的制程叫14nm的话,三星的应该叫16nm,但它偏偏也要叫14nm,谁让这没有什么强制标准要遵循呢。
实际区别远不止此,看最终的晶体管面积就好了,在1um^2的面积上,英特尔14nm晶体管可以摆上101个,三星14nm晶体管只能摆75个,TSMC的16nm晶体管能摆上81个。
所以,你现在能懂了吗?它说7nm不代表它真的就是7nm。
英特尔将在明年量产10nm的产品,而它的水平可能与7nm相差无几,即使如此,你还是要相信英特尔更好。
首先对于半导体工艺而言,不同厂商的工艺标称都存在差异,一定程度上已经成了一场数字游戏竞赛,英特尔CPU现在使用的14nm工艺在许多参数指标上并不弱于台积电7nm工艺,而同样是7nm工艺的情况下,台积电比三星的还要好一些,所以各家代工厂都想通过半导体数字竞赛来提升自家工艺的吸引力,从而争取到更多客户,因为大部分人根本不懂其中具体的含义。
业界半导体工艺最先进的还是英特尔,先不说英特尔这几年在10nm工艺上遇到了麻烦,即使是英特尔能制造7nm工艺处理器也没有多余的产能可以代工,毕竟自家的CPU需求量很大,能满足自给自足就很不容易了。所以对于最先进的7nm工艺业界只有台积电和三星有能力代工制造,而手机对芯片的体积和功耗尤其敏感,自然都愿意使用最先进的工艺来制造。
先进工艺的价格会更贵,台积电7nm工艺无论是代工费还是研发费都比14nm高很多,也就是说厂商如果想要使用7nm工艺制造肯定要付出更多的成本,但是考虑到7nm工艺带来的性能提升和功耗降低,所以即使成本提高也能带来巨大的效益,不管是高通骁龙855还是华为麒麟980,很大程度上都是因为使用了7nm工艺而获得了巨大提升,产品的销量也因此而提高。
手机芯片相对电脑芯片小很多,所以在同样尺寸的晶圆下可以制造出更多的芯片,加上庞大的手机需求量,新工艺的成本分摊相对更便宜一些,而电脑芯片面积大得多,如果使用最新的工艺生产难免会提高不少成本,随着PC市场的成熟,芯片需求量也比手机少太多,所以这几年电脑CPU的工艺一直在14nm,但是从今年开始7nm工艺的CPU就会陆续推出。
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因为英特尔太老实了!
我们看到台积电和三星代工的芯片采用7nm制程工艺了。制程工艺的纳米数越小是越好的,因为发热控制、耗电都更好的控制,同样的位置能够容纳更多的晶体管。
表面上看7nm比10nm先进,10nm比14nm先进,这里指向的是线宽,但是芯片实在太过复杂了,不是一个线宽所能代表了。英特尔用来衡量半导体工艺的重要指标是晶体管密度。是的!晶体管的密度!英特尔的10nm的工艺是媲美三星和台积电的7nm工艺的。
英特尔的14nm工艺也是相当不错饿,英特尔虽然直到现在都在缝缝补补14nm工艺,但是与其他家对比优势明显,晶体管密度是20nm工艺的134%。
所以,三星和台积电的7nm甚至不及英特尔的10nm工艺,或者说英特尔的10nm工艺稍微好一点点。
但是问题也来了,英特尔的10nm工艺不知道什么时候能够量产,台积电的7nm工艺开始量产,三星将会再年尾跟进。所以,英特尔还是有一定压力的。
芯片采用什么样的制程,主要取决于需求。
一般来讲,芯片的制程越小,电阻越小、耗能越低,芯片工作时产生的热量越少,越省电。
芯片制程小带来的问题:
芯片制程越小,要求的制造工艺越高,制造成本越高。
随着智能手机的普及,应用功能越来越多,消费者对手机的性能要求越来越高。消费者想要运算能力更强,运行程序流畅,重量更强,待机时间更长的手机。这就需要芯片制程要小。
可见,手机芯片对制程的变小更迫切。希望更小、更省电、更散热。
而电脑CPU,电脑体积很大,对芯片体积缩小、耗电等性能指标需求不迫切。更注重运算能力指标。现在14纳米的芯片,对笔记本电脑来说已经足够小,足够省电了。
芯片制程和运算能力不是一个概念。
运算能力的强弱和芯片架构直接相关。
手机上的7纳米芯片,运算速度不一定胜得过电脑上的14纳米芯片。
因为手机芯片核心是高通和三星出的,而电脑芯片核心是intel出的,二者是不同公司,而且手机要越来越小,越来越超长待机,但是电脑对于屏幕大小不会这么在意,所以intel目前并没有推出7nm的产品。
7nm和14nm 主要是在处理器上进行蚀刻的大小,如果蚀刻越小就可以在处理器上放入比之前更多的计算单元,芯片性能就会越高,所以7nm工艺原则上放入计算单元更多,性能也就更强,而手机屏幕相对有限,所以对cpu要求比较高。
芯片7nm还是17nm只是叫法而已,很多企业乱叫,比如Intel公布14nm晶体管的数据,它的栅极宽度为42nm,但是三星的14nm制程栅极宽度为48nm,台积电的的16nm制程为45nm,本来三星应该叫16nm,但是他非要叫14nm。
而这个制程主要是大小,例如在1um^2的面积上,14nm晶体管intel可以摆上101个,三星只能摆75个,T台积电晶体管能摆上81个。
所以大家能看明白14nm还是16nm的影响了吗?其实并不大,intel14nm在其他厂商都可以叫10nm了。
电脑14nm芯片是目前最好水平,因为电脑处理运算的要求比手机强很多,所以电脑芯片17nm芯片肯定远超手机7nm性能。
电脑对于屏幕的要求并没有手机那么高,所以其实对芯片大小要求不高,这也是为什么龙头企业因特尔没有推出7nm的原因,手机芯片竞争激烈,大家都要抢性能,所以高通今年推出7nm芯片。
这个问题本身可以说是一个伪命题!
手机芯片的7nm工艺可以说是三星和台积电玩的一个文字游戏,现代智能手机的SoC是包括CPU、GPU、基带、ISP、USB控制器、磁盘控制器、GPS、声卡等多种模块在内的一体芯片,决定制程的是晶圆技术,而现在手机SoC的制程远远没有达到7nm!
2015年,半导体行业就宣告踏入14nm的时代,而手机cpu在2014年还用着28nm和20nm的cpu,而英特尔在2012年就量产了22/20nm,这就表明在cpu制造领域,英特尔是领先的存在!
并且手机SoC制程实际上远也未达到7nm,7nm只是三星和台积电的宣传噱头,是双方为了争夺对手的客户自己命名的,所谓7nm估计也就是英特尔14nm水平,目前制程最先进的依然是英特尔的14nm工艺和即将量产的10nm。
而且,电脑cpu的核心面积大,功率也要比手机大很多,如果做成7nm的话,散热问题就非常难解决了,毕竟晶体管小了,核心面积更小,散热问题当然会更大,对制造要求也更高。如果说,手机是精简指令集,那么电脑就是复杂指令集,手机芯片相对于电脑CPU来说就是简单的重复的晶体管堆砌,而在制作中越简单重复的芯片,越容易做的更加精简!
所以说,不是说手机芯片工艺可以7nm,而电脑cpu只能14nm。而是,手机芯片的7nm工艺现在还是不存在的,至少当前市场上的7nm芯片是名不符实的,不能某些人说它是7nm工艺,你就真的以为它是这么多,毕竟当英特尔用22nm时,其他一众都在用28nm,没道理一下子就被超出一大截!
其实严格按照英特尔的标准来说,现在的手机的7nm比电脑的14nm是好不了多少,甚至还有所不及,估计等到英特尔的10nm量产后,现在所谓的7nm就上不了台面了!
不是电脑CPU只能14nm工艺,是因为英特尔还没有搞定10nm工艺,如果英特尔搞定了7nm工艺,那肯定会有7nm工艺的CPU上市
首先,7纳米的手机芯片今年年底才能上市,现在还没有。现在主流还是10纳米。
电脑cpu目前只有14纳米,那是因为英特尔还没有搞定10纳米。再多说几句,三星和台积电宣称的10纳米,7纳米工艺是有水分的,英特尔的14纳米某些指标甚至强于他们俩的10纳米。
目前电脑CPU已经达到10nm了,并且这个10nm不会比手机的7nm差。
一、台积电的工艺制程不一定是真的,台积电自己都承认所谓的7nm只是数字游戏
其实关于台积电的所谓7nm,5nm什么的,一直以来就有人质疑是不是真的,而在去年,台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森终于不再回避这个制程问题,他直言不讳的称“现在描述工艺水平的XXnm说法已经不科学了,因为它与晶体管栅极已经不是绝对相关了。制程节点已经变成了一种营销游戏,与科技本身的特性没什么关系了。”
这是什么意思?也就是所谓的7nm、5nm其实已经不能代表是真正的制程了,而只是一种数字游戏,只是营销需要造成的。
而在英特尔,关于芯片制程,有另外一套计算方法,不完全是靠什么7nm、10nm这样的制造来描述的,而是按照晶体管的密度指标来的。
Intel在2018年打造的首款10nm工艺的CPU来看,其逻辑晶体管密度达到了当时惊人的100.76MTr/mm2,也就是每平方毫米内包含超过1亿个晶体管。而台积电的7nm的芯片,也就达到这个水平,从另外一方面而言,台积电的7nm,其实水平也就和英特尔的10nm差不多。
再看看上面的intel的14nm技术,明显晶体管密度也是高于其它厂商的制程的,可见只有英特尔的制程是没有太多水份的,其它厂商的制程其实是有水份的。
二、基于这个逻辑,不同厂商之间,其实只看制造没有意义的
基于上面的分析,其实可以得出一个结论,那就是不同的厂商之间,纯粹看制程是没有意义的,因为不管是三星,还是台积电,还是英特尔,大家对制程的定义是不一样的。
大家的指标不一样,台积电同工艺的晶体管密度比不上Intel甚至三星,看晶体管密度,英特尔最强,但大家更喜欢看所谓的制程,所以才有了今天不断前进的工艺。
至于最后究竟谁强谁弱,又谁管呢?台积电订单都接不完,管你说它是真还是假,再说了手机芯片和电脑CPU又不一样,怎么能这么对比呢?明显电脑CPU强太多了,频率更高,计算能力更强啊。
电脑的CPU和手机SoC芯片使用的架构不同,应用场景也不一样。主流的电脑CPU基本上给英特尔和AMD垄断,它们使用的都是X86的架构;能够设计高端手机SoC芯片的有苹果、高通、华为、三星、联发科等,但它们使用的都是ARM的架构,需要获得ARM公司的授权。电脑CPU以性能为主,它的尺寸可以较大,也允许它有更多一些的能耗。老大哥英特尔(Intel)的CPU是自己的芯片工厂生产的,2005使用的是45nm工艺,基本上保持着每两年升级一次生产工艺的节奏,目前已经进化到了14nm,正在往10nm推进,以后同样会出现7nm、5nm工艺的CPU。
首先电脑CPU缺少竞争,英特尔(Intel)是老大,AMD是老二,老二也追不上老大。每一代CPU的研发投入都是巨大的,必须要获取足够的回报,目前英特尔(Intel)正在发展10nm的工艺,每一项密度指标都领先于竞争对手。即使使用14nm工艺设计和生产CPU,英特尔(Intel)都可以保持该领域的领先,都可以赚得盆满钵满,你说他何必急于推出更先进的10nm或者7nm工艺制程的CPU呢?只需要保持节奏就可以了!
首先手机SoC芯片对尺寸的功耗要求相对较高,想在较小的尺寸内设计出性能更强劲的SoC芯片,就需要更多的内核和集成更多的晶体管,这就需要更先进的生产工艺了。
另外手机SoC芯片虽然都是使用ARM的架构,但ARM公司并不生芯片,他授权给苹果、高通、华为、三星、联发科等等去设计芯片。这样一来,竞争就多了,谁能设计、生产出更先进的芯片就可以赚到更多的钱。
大家都知道芯片集成了大规模的晶体管,晶体管工作时,电流会从漏极(Drain)流向源极(Source),但要受到栅极(Gate)这道闸门控制,而这道闸门非常重要的,这道门的开和关代表着数字电路中的“1”和“0”。所谓7nm或者14nm指的就是这么门的宽度了。
使用更先进的生产工艺把晶体管除了可以集成更多的晶体管外,其实还可以降低成本成,因为晶圆的成本也是非常贵的,尺寸小了,同一块晶圆就可以生产出更多的芯片了(当然你要保证较高的良品率)。另外尺寸变小的,晶体管的导通电压就可以变小,工作电流就会减少,从而达到降低功耗的目的。
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