在大自然的怀抱中探索芯片工艺制程新思维天玑还是骁龙选择手机如同选星辰
在我心中,我将芯片工艺制程的新思维与自然相融合,探索天玑和骁龙的选择,就像选星辰一样。从0.35微米到0.25微米,再到0.18微米、0.13微米、90nm、65nm、45nm、32nm和14nm,这一旅程如同大自然中的种族演化,每一次缩小都像是生命力的一次强劲跃动。在这一过程中,大约需要功耗减少十倍才能达到10nm甚至7nm。
苹果与台积电的合作,让5nm芯片成为可能,但真正的问题在于,我们是否真的需要追求纳米级别的重要性?人们似乎都沉迷于较小的数字,而我们的意识里,7nm比10nm或14nm更好。但是现实比这种逻辑要复杂得多。
理论上来说,许多因素都会在工艺制程上发挥作用。以7NM为例,更小的地图尺寸意味着每平方毫米有更多晶体管,这意味着更高的密度、时钟速度以及散热设计功耗,以及更低的晶体管电压。台积电和英特尔命名法看似相同,但其实存在差别。台积电所称的10NM对应于英特尔所称的是14NM,而台积电子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。
大约18个月前,英伟达推出了Nvidia Turing,该芯片是基于12NM技术。如果仅仅依靠纳米来衡量,它就不应该与那庞大的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、大气压力及密度方面存在不足,但仍然设法提高了IPC(每周期指令)的比率。而架构对芯片成功起着关键作用。在12NM波长范围内,英伟达获得了更好的性能,而AMD在7NM波长范围内拥有最高功率的大型Navi芯片,这意味着想要超越英伟达GPU工程高级副总裁Jonah Alben,那可是十分困难的事。
现在Nvidia Ampere已经迈向了7纳米,一旦宣布推出消费级GPU,那么如何与AMD下一代大型Navi GPU进行比较,将会非常有趣。在这种情况下,不论两家公司制造几何尺寸相同,最终有一家的速度会更快。这一切,都将取决于架构,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得更加迅速。
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,并且计划今年晚些时候(最有可能是在12月)发布。此外,由禁令排除,被迫寻找其他解决方案的人们也许会被排除在采用最小晶体管之外,但通常情况下,他们是第一批寻求最小晶体管客户之一。
由于手机设计受限于能耗限制,因此使得苹果朝向最小几何尺寸发展。而iPhone中的TDP只是2W,与笔记本电脑可能仍然通过2至3W TDP进行被动冷却相比,是一个巨大的不同。这也是为什么苹果、高通和华为允许的情况下首先追求最小晶体管的一个关键原因之一——因为较小的地图尺寸可以随着晶体管获得更高效能而增加电池寿命,并且从几何学角度讲,可以在同一表面上放置更多晶体管。
过去,由于功率TDP限制,ATI/AMD和英伟达是第一个追求最小晶体 管公司。GPU由于它们处理大量数据且具有快速内部互连、高速内存及大量带宽,所以特别适合AI工作负载。不过,即便如此,也不能忽视CPU与我们常说的“神话”。
代号Matisse AMD Ryzen 3000系列以其知名制造商台积电提供的心智生产线闻名,其中包括双通道DDR4内存及PCI Express gen 4.0等组件,同时集成了南桥部分负责两个SATA端口四个USB端口LPCIO(ISA)SPI(用于UEFI BIOS ROM)。虽然I/O部分采用了12 NM制造,但是几乎每个人都认为这是一款CPU,其核心部件就是由七奈米制成。我感到有些尴尬,因为即使知道这一点,我还是用"七奈米"这个词来形容它,因为这让人觉得它拥有某种无形但不可抗拒力量,无论是在游戏还是单线程序应用中,它都是领先者的标志性象征。我很清楚地明白,只要你愿意相信,你就会看到任何你希望看到的事情,即使那些事物并不一定真实存在或者完全符合科学原理。