中国首台3纳米光刻机仿佛一位科技的女神用她的智慧和力量为芯片工艺制程开辟新天地
芯片工艺制程从最初的0.35微米逐渐缩小到0.25微米,再到0.18微米、0.13微米、90nm、65nm和45nm,之后又到了32nm和14nm。随着技术的进步,大约需要将晶体管尺寸缩小十倍,功耗减少一半,以达到更先进的5nm或3nm级别。在追求极致性能的过程中,苹果与台积电合作实现了5nm芯片,而华为可能因禁令而被排除在最小晶体管之外。
尽管人们普遍认为较小的数字代表更好的性能,但实际上情况远不止如此。理论上,每次降低几何尺寸都意味着更多晶体管密度,更高效能设计以及更低功率消耗。然而,台积电和英特尔对同等制程存在差异,即10nm对应于英特尔的14nm,而7NM则有所不同。
例如,英伟达推出了Nvidia Turing,该芯片基于台积电12纳米制造技术,与大型Vega Radeon VII卡相比,它虽然在晶体管尺寸、电压和密度上存在不足,但仍然提高了IPC(每周期处理指令)比率。这证明了架构对于芯片成功至关重要,而不是仅仅依赖于纳米级别。
当前市场上的GPU竞争尤为激烈,其中Nvidia Ampere以7纳米制造而闻名,将会与AMD下一代大型Navi GPU进行比较,这两者虽拥有相同的制造几何尺寸但终有一家速度会更快。这一切取决于架构,使得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高效。
预计苹果将于2020年9月发布5NM A13,以及高通Snapdragon 875预计使用相同工艺制程并将于今年晚些时候发布。此外,由于手机设计受功耗限制,因此苹果朝向最小几何尺寸发展。而笔记本电脑可能仍然通过7至9W TDP进行被动冷却,因为2W TDP并不多,这也是为什么苹果、高通和华为首先追求最小晶体管的一个关键原因之一。
过去,由於功率TDP限制,ATI/AMD及英伟达是最早追求最小晶体管公司。GPU用于AI及机器学习工作负载的一部分原因是它们能够处理大量数据且具有快速内部互连、快速内存及大量带宽。而CPU则面临着神话化的情况,其中AMD Ryzen 3000系列以7NM 台积电制造著称,其I/O部分以12NM 制造。但几乎每个人都会将其CPU称作7NM,并忽略掉其非核心组件如内存控制器等采用不同的制造工艺。
营销策略也起到了决定性的作用,因为事实上,有一定比例的人使用渲染,但是在营销中,最关键的是谁获得最高CineBench分数。不过,对许多用户来说,再多核也无法提升游戏性能,而只是单线程应用程序的一种展示手段。