在自然的律动中，探索芯片工艺制程新视角

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32nm，芯片工艺制程不断进步。在提高工艺制程的过程中，大约需要缩小十倍的几何尺寸及功耗，以达到10nm甚至7nm。苹果与台积电合作推出5nm芯片仅用短短几个月时间，但真正的问题是，强调纳米级制程的重要性吗？

人们普遍专注于较小数字，并将我们的意识置于7nm比10nm或14nm更好的逻辑上，但真实情况比这一逻辑要复杂得多。

理论上，许多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晶体管，更高密度、时钟频率设计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。台积电称之为10NM对应于英特尔称之为14NM，而台积电子及其合作伙伴所谓的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，该芯片基于12纳米制造。如果纳米是唯一度量标准，它就不应与大型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，它仍然设法提高了IPC（每周期指令）的比率。架构对芯片成功起着关键作用。英伟达在12纳米波长范围内获得了更好的性能，而AMD在7纳米波长范围内拥有最高功率的大型Navi芯片，这表明想要打败英伟达GPU工程高级副总裁Jonah Alben，是十分困难的。

现在Nvidia Ampere已经是7纳 米，一旦宣布推出消费类GPU，那么如何与同样使用7奈米制造技术的一代大型Navi GPU进行比较，将会很有趣。在这种情况下两家公司使用相同的地质尺寸，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运行工作负载更加迅速。

预计苹果将于2020年9月发布5奈 米A13，而高通Snapdragon 875预计将使用相同工艺并于今年晚些时候发布。由于禁令，华为可能会被排除在采用5奈 米芯片之外，但通常情况下华为是第一批寻求最小晶体管客户之一。

由于手机设计受功耗限制，使得苹果朝向最小几何尺寸发展。而iPhone中的TDP（总功耗）只有2W。这也是为什么苹果、高通和华为，在允许的情况下首先追求最小晶体管的一个关键原因之一——较小地理尺寸可以随着晶体管获得更多力量而增加电池寿命，并且从几何学上讲，可以在同一表面上放置更多晶体管。

过去，由於功率TDP限制，大部分追求最小地理尺寸的是ATI/AMD與Intel，這也對於GPU來說尤其重要，因為它們需要處理大量資料並具有快速內部連結快速記憶體大量帶寬。此外CPU與幾何學上的神話也值得注意，即使CPU核心數目增加，也無法提升遊戲性能，因此市場營銷策略扮演著關鍵角色，並影響最終消費者的選擇。在移動筆記本電腦市場中，不同廠商採用的技術差異也引人深思，比如Intel Ice Lake達到了10納 米，並將會繼續進一步優化；而AMD則已經發布了一系列Ryzen 3至9筆記本電腦解決方案覆蓋從10至54W TPD市場，其Zen 3核心將於2020年後期推出。此間競爭激烈，每個新的產品發布都會對整個產業構成挑戰，有時候這種挑戰甚至會讓一些企業喘不过气来，对整个行业来说是一种好现象。在合适的情况下似乎Intel正在逐渐转向追求更少节点，这一目标起初始於移动/笔记本电脑，现在正在服务器市场这个日益增长的地方采取同样的措施。一年后可能会出现第一款基于10納 米桌面处理器。不过关于Intel是否真的采用了新的架构，以及Rocket Lake-S是否仍旧处于14納 米层次，还有待观察。不过，无论未来怎样，一点都不奇怪的是，最终决定一个产品是否成功并不仅仅依赖其生产线上的“NA”数值，而是在乎其背后的技术创新与市场营销策略之间精妙纠缠的情景。