在自然的生长过程中台积电芯片就像一棵强壮的树木它们通过不断地进化和突破不断扩展自己的根系和枝叶最终成
在自然的演化过程中,台积电芯片就像一棵不断生长和繁荣的树木,它们通过不断地创新和突破,不断扩展自己的根基和枝叶,最终成为了行业中的佼佼者。我们可以从自然界中汲取灵感,用新的思维方式去看待芯片工艺制程,理解为什么台积电能以如此之快的速度推动技术前沿。
从最初的0.35微米到0.25微米,再到0.18微米、0.13微米、90nm、65nm、45nm、32nm和14nm,芯片工艺制程经历了翻倍缩小。每当达到一个新节点,大约需要缩小十倍的几何尺寸及功耗才能达到10nm甚至7nm。在苹果与台积电合作推出5nm芯片后,就只有短短几个月时间,但真正的问题在于,强调纳米级制的重要吗?
几乎人人都专注于较小的数字且在我们的意识中7nm比10nm或14nm更好,但真实情况比这一逻辑要复杂得多。理论上而言,许多因素都在工艺制程上发挥作用。以7nm为例,更小的几何尺寸意味着每平方毫米有更多晶体管,更高密度、高时钟频率、高散热设计功耗以及更低晶体管电压。
台积电和英特尔命名法看似相同但可能存在差别。例如,台积电所称的10 nm对应于英特尔所称的是14 nm,而台积电子及其合作伙伴称之为7 nm技术,在对于英特尔而言却是接近10 nm。
大约18个月前,英伟达推出了Nvidia Turing,该芯片是基于12 nm制造,这使得它能够与大型Vega Radeon VII卡相抗衡,并证明了尽管晶体管尺寸、电压以及密度存在缺点,但仍然提高了IPC(每周期指令)的比率。这表明架构对芯片成功至关重要。不同架构带来的差异最终决定了一款产品是否能够胜过竞争对手。
现在,一旦英伟达宣布推出消费级GPU,该如何与AMD下一代大型Navi GPU进行比较将会很有趣。在这种情况下两家公司制造几何尺寸相同,但终有一家的速度会更快。这一切都将取决于架构,使得更好的栅极和芯片模块能够在给定的晶体管数量和总功率下更快地运行工作负载。
预计苹果将于2020年9月发布5 nm A13,而高通Snapdragon 875预计将使用相同工艺制程并于今年晚些时候(最有可能是在12月)发布。此外,由禁令排除在外的大多数客户通常寻求最小晶体管,因此华为也被排除在此之外。但由于手机设计受功耗限制,使得苹果朝着最小几何尺寸发展。而iPhone中,只需2W TDP,因此追求最小晶体管成为关键原因之一。
较小的地质学意味着可以随着晶体管获得更多功率而增加电池寿命,并且可以同样面积内放置更多晶体管。此前的ATI / AMD 和英伟达都是首先追求最小晶体管,因为GPU消耗尽可能多力量,以满足分辨率提升需求,如4K或8K分辨率计算需求四倍或16倍增长,以及AI工作负载处理大量数据能力及快速内部互连、高速内存及大量带宽支持性质。
CPU与其说是“神话”,不如说是一种误解。当代CPU性能不仅依赖其核心数量,还由其核心效能决定。而AMD Ryzen 3000系列采用了TSMC 7 nm 制作,但是I/O部分采用12 nm 制作。这使得人们往往只关注CPU标签上的数字,却忽视实际性能表现。大众普遍认为Ryzen 3000 Matisse处理器拥有优势,因为它使用的是七奈米工艺,即便Matisse 在游戏和单线程序执行力不足以超越Core i9-10900K解决方案。但事实上,在渲染等任务方面,它表现优异,其16 内核战胜了Core i9-10900K(10 内核)。
营销策略影响用户选择,其中一些人偏好最高CineBench分数,而对于日常使用来说,没有多少内核能够提升游戏性能或者编写文档等简单任务。不过,对移动笔记本电脑市场而言,即使Intel Ice Lake已经实现到了10奈米,现在即将出现Lakefield再次追求节能省电,同时AMD也已宣布了一系列Ryzen 3至9笔记本电脑解决方案覆盖10至54W TPD市场,不过这些产品还未能超越Ice Lake那样优秀。
最后,无论如何,从业者的角度来看,这场激烈竞争无疑是一个好现象,而且Intel正在逐渐转向追求更少节点,这个目标起初是在移动/笔记本电脑领域,现在已经扩展到了服务器市场。在明年的某个时候,我们可能看到第一款基于全新的11奈米Taipei-Tech N6规格生产出的桌面PC。
值得注意的是,有关于Intel Rocket Lake-S是否采用新架构并仍然保持14奈米制程传闻,这是否暗示Intel正发生重大变化?如果最初为11奈 米设计的一些内核发展到了15 或20 奈 米,那么这个问题很快就会得到答案,在未来的一段时间里,我们会看到一个完全不同的世界。