性价比高的手机排行榜前十名用新视角洞察芯片工艺制程创新
芯片的制程从最初的0.35微米到0.25微米,后来又到0.18微米、0.13微米、90nm、65nm、45nm、32nm和14nm。在提高芯片工艺制程的过程中,大约需要缩小十倍的几何尺寸及功耗,才能达到10nm甚至7nm。从苹果与台积电合作到宣布实现5nm芯片只有短短几个月的时间,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,这意味着更高密度、高时钟频率设计、高散热能力和更低晶体管电压。
台积电和英特尔命名法
看似相同但实际差异可能存在的大量技术标准也由此产生。台积电所称10 nm对应于英特尔所称14 nm,而台积电及其合作伙伴称之为7 nm技术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制造技术。如果纳米只是一个度量标准,它就不应与大型Vega Radeon VII卡相抗衡。不过,因为尽管英伟达在晶体管尺寸、电压以及密度方面存在缺陷,但仍设法提升了IPC(每周期执行指令)的比率。架构对芯片成功起着关键作用。而AMD则利用其具有最高功率效率的大型Navi GPU,在同一波长范围内取得了优势。这表明想要超越英伟达GPU工程高级副总裁Jonah Alben,是极具挑战性的任务。
现在Nvidia Ampere已经采用了7纳米,并且即将发布消费级GPU,其性能如何与AMD下一代使用同样制造规格的大型Navi GPU进行比较,将是一个引人注目的问题。在这种情况下,不论两家公司制造几何尺寸相同,最终速度快慢将取决于它们各自采用的架构,使得栅极和芯片模块能够在给定的晶体管数量和总功耗下运行更加快速地工作负载。
预计苹果将于2020年9月发布5 nm A13处理器,而高通Snapdragon 875预计会使用相同工艺并计划2021年初发布。此外,由禁令影响华为可能无法获得最新最小晶体管。但通常情况下,华为作为第一批寻求最小晶体管客户之一,对这项技术抱有高度兴趣。
由于手机设计受到功耗限制,因此苹果等公司朝向最小几何尺寸发展。iPhone中的A系列处理器TDP仅为2W,与笔记本电脑可能仍然通过被动冷却系统工作至7至9W TDP相比,这也是为什么苹果、高通及允许的情况下的华为追求最小晶体管成为首位原因之一。
较小的地图可以通过增加更多晶体管使能更长时间充满电,从几何学角度讲,可以放置更多组件。
过去,由于功率TDP限制,如ATI/AMD及Intel都是追求最少可行大小的一线先锋。当时GPU消耗大量能量,因为它必须支持不断增长分辨率及帧速需求如4K或8K分辨率下的计算要求,即4倍Full HD分辨率计算需求。
CPU与核数神话
代号Matisse AMD Ryzen 3000系列采用的是Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) 的7 nanometer 制造技术;虽然该核心部分是在12 nanometer 制造生产出的。这导致了一种误解,即认为任何拥有"七奈米"标签的事物都是相当优秀,但事实上很多人都会把这个CPU描述成七奈 米 CPU,但是实际上的I/O部分(包括双通道DDR4内存接口, PCI Express gen 4.0, 集成南桥)是以12 nanometer制作出来。
第二代Ryzen 3000(简称Ryzen 3000 XT),预期将很快推出,也使用相同七奈米工艺。但据确认,其代号Vermeer(Ryzen 4000)的Zen3 将会随后推出,看起来似乎是在未来某个时候会出现。
图片来源来自AMD官网
营销策略无疑对这里扮演了关键角色,因为事实上,有一定比例的人员主要依赖渲染应用程序,但营销重点往往放在谁拿到了最高CineBench成绩上。而对于那些日常用户来说,他们并不需要16核来回答电子邮件编写文档观看图片或者Netflix视频流媒体内容。此反讽之处在于,无论多少内核都无法显著提升游戏性能。
与Intel Comet Lake-S相比,AMD's XT处理器可能会提供单线程性能增益以及游戏表现改善,但预计Intel Rocket Lake-S更新版本将引入全新的架构设计变化关于X86架构中的Alder Lake异步核心方法传闻听起来颇具开创性意义。
移动笔记本市场
Intel 首先以Ice Lake达到10纳 米,现在正致力开发节能省电Lakefield,同时不久之后就会揭晓第二代Lakefield+ Tiger Lake解决方案,其中包含用于移动设备的小巧节点优化版产品线,以及针对服务器市场进一步优化其功能,以适应各种不同的应用场景。
AMD 则凭借其移动产品已达到七奈 米制程,并宣布了一系列Ryzen 3-9笔记本电脑解决方案涵盖10-54W TPD范围。这对于 AMD 来说,它们带来了雷诺阿 (Renoir) 微体系结构巨大的进步,可惜它仍未能够胜过 Ice Lake 在绝大多数关键工作负荷方面。在继续改进过程中面临来自 Intel Tiger Lake 带来的压力,这款产品已经赢得超过50项设计奖项,并且搭载了新的Willow Cove CPU 内核,为AI 和当今工作负载提供优化支持。一旦证明 Intel 的十纳 米模式超越 AMD 七纳 米解决方案,则再次证明只看数字是不够准确地评估这些新时代科技领域竞争力的重要性——即便如此,一些观点认为 seven-nanometers-only 是当前最佳选择的时候,我们发现这个假设远非完美,无疑展现出了我们行业持续不断探索底层硬件创新路途上的复杂性与挑战性。