华为芯片突破最新消息自然界启迪的新思维方式在芯片工艺制程中绽放
在自然的律动中,华为芯片突破带来了新思维方式。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和14nm,芯片工艺制程不断进步。在这过程中,大约需要缩小十倍的几何尺寸及功耗,才能达到10nm甚至7nm。苹果与台积电合作的5nm芯片只用了短短几个月,但人们开始质疑纳米级制程是否真的重要?
似乎每个人都专注于较小的数字,并且在我们的意识中,7nm比10nm或14nm更好。但实际情况比这一逻辑要复杂得多。理论上来说,不仅是纳米级制程,还有许多其他因素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的晶体管,这意味着更高的密度、时钟频率、高效散热设计和更低的晶体管电压。然而,即便看似相同的制程也有差别,比如台积电所称的10NM对应于英特尔所称的是14NM,而台积电及其合作伙伴称之为7NM技术,对于英特尔而言却是接近10NM。
大约18个月前,英伟达推出了Nvidia Turing,该芯片是基于12NM技术。如果说纳米只是唯一度量标准,那么它就不应该与大型Vega Radeon VII卡相抗衡。但实际情况并非如此,因为尽管英伟达在晶体管尺寸、电压和密度上存在缺点,但仍然设法提高了IPC(指令执行周期)的比率。架构对于芯片成功至关重要。在12NM波长范围内获得性能提升的事实证明了这一点,而AMD则拥有最高功率Navi芯片,在7NM波长范围内取得了成果。这说明想要超越英伟达GPU工程高级副总裁Jonah Alben,就显得十分困难。
现在Nvidia Ampere已经使用了7纳米,一旦英伟达宣布推出消费级GPU,那么如何与同样使用7NA制造的大型Navi GPU进行比较,将会非常有趣。在这种情况下,由于两家公司制造几何尺寸相同,最终速度哪一家快将取决于架构,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耗下运行更加快速地工作负载。
预计苹果将会在2020年9月发布5NA 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(最可能是在12月)发布。不过,由禁令原因,被排除在采用5NA芯片外的是华为,这通常是一个寻求最小晶体管客户群中的第一批次之一。
由于手机设计受限于功耗限制,使得苹果朝向最小几何尺寸发展。这也是为什么苹果、高通以及允许的情况下的华为首先追求最小晶体管的一部分关键原因之一。而较小的地形可以随着晶体管获得更高功率而增加电池寿命,并且从几何学角度讲,可以在同一表面上放置更多的地图单元。
过去,由于是因为TDP(能耗)限制,ATI/AMD和英伟达都是追求最早的小化概念的人们。此外,因为GPU消耗尽可能多资源,所以总是需要更高分辨率以及帧速率来满足用户需求。而AI及机器学习工作负载正逐渐成为GPU的一个重要应用领域,因为它们能够处理大量数据同时具有快速内部互连、大量带宽以及快速内存等优势。
CPU与晶体管之间存在神话:代号Matisse AMD Ryzen 3000系列以其知名品牌“七奈 米”著称,即使该产品I/O部分采用12奈米制造。这一切几乎被人忽视掉,只要你把它当作七奈 米 CPU即可,其I/O包括双通道DDR4内存、PCI Express gen 4.0,以及集成南桥,每一个组件都各自独特,它们决定了一切,从游戏到渲染再到编码等计算任务,其中一些依赖於CPU性能,如视频编辑软件或者3D建模软件,以此来展示其处理能力。
第二代Ryzen 3000(也就是Ryzen 300 XT)计划很快就会发售,并继续保持这个七奈 米工艺水平。一经证实,其代号Vermeer(Ryzen 400)的Zen3将会投入市场,而且据观察,它似乎会是在一年后出现。
图片源自AMD官网
仅从营销策略考虑所提到的工艺数值看待事物时,有时候我们容易被错误地认为某种东西确实代表质量上的飞跃。不幸的是,有一定比例的人参与渲染活动,但营销重点放在谁能拿下最高CineBench成绩上。而对于日常生活中的电子邮件回复,或编写文档,或观看图片或Netflix视频,这些16核心完全起不到什么帮助。
尤其讽刺的是,无论多少核心,都无法提高游戏性能。
移动笔记本电脑市场方面
Intel首先利用Ice Lake达到10奈 米,现在正在追求节能省电Lakefield,以及即将推出的第二代Lakefield,也就是Tiger Lake,他们正在努力改善他们现有的移动产品线,同时也试图扩展他们对竞争者的影响力,为移动设备提供新的解决方案,同时确保这些解决方案既符合成本要求又具备足够强大的功能。
AMD通过其移动产品线迈向了七奈 米时代,并宣布了一系列Ryzen 3至9笔记本电脑解决方案覆盖11-54W TDP市场。对于AMD而言,Seven nm Renoir 微体系结构是一个巨大的进步,但仍旧无法胜过Ice Lake。
虽然AMD还有一些改进空间,但是如果像《战地风云》这样的AAA游戏可以以108P分辨率良好运行,那么这是给予笔记本电脑研发团队额外压力的信号——因为Intel Tiger Lake已经赢得50多个设计奖项,
因此,最终结果显示出Intel 的十 纳 米优越性超过 AMD 的 Seven nm 解决方案,这进一步证明 Seven nm 只是一款台积電生产出来看起来不错但并不特别意义上的数字。当业界竞争变得激烈的时候,我们看到这样的竞争往往产生令人振奋的事情发生,比如 Intel 几乎让 AMD喘不过气来;行业里的一场好戏始终是一件美妙的事情。当条件合适时,一种趋势就开始慢慢形成——一种寻找更加紧凑节点大小的手段,从目前主导移动/笔记本电脑市场一直延伸到了服务器市场,其中权重变得越来越重。明年我们可能见证第一款运用Ten Nanometer 技术生产的大型桌面机器人的诞生。那关于 Intel 是否选择 Rocket Lake-S 采用全新的架构并仍然处在地十四 奈 米 制造层面的传闻是否暗示着 Intel 进行重大变革?最初为了 Ten Nanometer 设计开发的一些核心可能会发展成十四 奈 米 制造标准那样的形式。不清楚具体来源来自Sunny还是Willow Cove,但这个问题很快就会得到答案,在今年剩余时间里,我们期待新核心架构问世的时候降临那一刻。