在大自然的律动中探索芯片工艺制程新境界中国自主生产芯片的可能性
在自然的律动中,我深入探讨了芯片工艺制程的新境界:中国自主生产芯片的可能性。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,才能达到10nm甚至7nm。我发现,强调纳米级制是非常重要,但真实情况比这一逻辑要复杂得多。
理论上来说,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的晶体管,这意味着更高的密度、时钟速度更快、散热设计功耗更低以及更低晶体管电压。我注意到,看似相同的制程可能也存在差别。例如,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,在对于英特尔而言却是接近10nm。
我分析了英伟达推出Nvidia Turing,该芯片是台积电12nm芯片,并且尽管英伟达在晶体管尺寸、小于或等于其竞争对手但仍能提高IPC(指令并行性)的比率。这表明架构对芯片成功至关重要。即使两家公司使用相同制造几何尺寸,如英伟达现在使用的是7纳米,一旦宣布推出消费级GPU,与AMD下一代大型Navi GPU进行比较将会很有趣。
预计苹果将于2020年9月发布5NM 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(最有可能在12月)发布。此外,由于禁令,华为可能会被排除在采用5NM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。
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,并且从几何学上讲,可以在同一表面上放置更多晶体管。我发现过去,由于功率TDP限制,即使ATI/AMD和英伟达也是最早追求最小晶体管公司,因为GPU消耗尽可能多的一次能源,以支持高分辨率和帧速率需求。
CPU与晶体管之间有一种神话,它们不是由单一数字定义,而是一系列复杂因素共同作用下的结果。例如,我观察到了AMD Ryzen 3000系列虽然以7NM制造而闻名,但实际上其I/O部分则以12NM制造。这就意味着几乎每个人都将其CPU称为7NM,但事实上的关键组成部分并不完全基于这个数字。
营销策略也起到了至关重要的地位,因为事实上,有一定比例的人只关注渲染性能,但是在营销中,最关键的是谁获得了最高CineBench分数。而对于最终用户来说,无论内核数量如何,都不能提升游戏性能。在移动笔记本电脑市场中,即便AMD凭借其移动产品达到7NM制程,也无法胜过Ice Lake,其AI优化能力让它能够运行AAA级游戏如《战地风云5》1080P模式良好。
最后,我认为竞争激烈正是行业的一个好现象,不仅促进了技术创新,而且还鼓励各厂商持续改善自己的产品,使得消费者受益匪浅。不过,我们必须认识到,在追求更小节点时,还需要考虑实际应用中的挑战和成本效益问题,以确保技术发展既可行又有效果。