會有5nm 3nm 核心越密集越強

科技在進步，商家就有考量

一切利益至上，消費者用更強的做生產力不香嗎

手機內部空間就那麼大，在電池容量也沒有實質突破前，晶片越大功耗越大越費電，還擠壓了其他功能配件的使用空間。

成本考量，製程越高，同一個12寸晶圓上能切割出更多的晶片來，這樣每棵晶片的價格就可以降價，採用低製程的晶片廠就會賣不掉破產。

良品率考量，同樣電晶體數量的晶片，可以做得更小，在小面積內晶圓出現瑕疵的機率更低，良品率就能做得更高。

功耗考量，製程越高，電晶體越小，功耗越低，所以你才能看到現在的晶片越做越小效能卻更好功耗卻更低。

這些優點，所有半導體廠商都看得見，所以雖然改良工藝的耗資非常誇張，但對手一旦做出來了，你要是沒有，基本上就是被壓著打了。

電子從電晶體一端漂移到另外一端需要時間，縮小長度能減少漂移時間和減少電阻，反映在效能上就是電流能力增大，電晶體截止頻率增加和速度提升

為了實現功能，增大芯片面積往往是無奈之舉，芯片面積增大，往往帶來兩方面問題：

成本升高功耗和發熱量增大

而這兩者的影響都很大。

成本

當晶片完成掩膜，進入批次生產後，由於良率問題，單個晶片成本和麵積並不是成正比關係，而是遠高於面積比。也就是說，面積翻倍，成本會超過原來的兩倍，可能是原來的三倍，甚至四倍。

當然了，工藝不同，成本也不同，畢竟舊裝置總比新裝置便宜。但對大批次晶片製造而言，新工藝仍會帶來顯著的成本降低（功能相同的情況下），用老工藝當然就意味著單晶片成本提高了。

功耗

發熱量完全由功耗決定，所以我們把功耗和發熱合併在一起說。

簡單的說，就是越先進的工藝能製作出更小的電晶體（其實是MOS管）；而更小的電晶體，功耗也更低。完成相同功能所需的電晶體可以認為是相同的，那麼，電晶體越小，功耗也就自然越低了。

其實也沒那麼嚴重

看起來，7nm工藝比14nm強太多了吧？其實也沒有字面上差得那麼多。在晶片製造早期，比如0.5微米比1微米那是真能差一倍，但到了幾奈米這個級別，已經沒有那麼大差距了。主要原因是，到了這個級別：

工藝名稱並不代表正常的電晶體尺寸：工藝名稱只能代表極特殊情況下可達成的極限而已由於器件間距太小，漏電現象越來越嚴重，也會造成功耗增加

這樣說吧，7nm肯定比14nm強，但並沒有強出那麼多。而無論頻率、電晶體數量還是功耗，都和設計密切相關。只要能提高設計水平，即使在14nm的條件下，仍有不少潛力可挖。

Intel十六年前在130nm工藝下能做出3.4GHz的P4，可謂挖空了當時工藝的潛力。

我們各大廠的設計，是否也達到Intel十六年前的水平呢？還是說，僅憑著財大氣粗，依靠外部工藝升級而自身設計水平並沒有提高多少呢？

因為空間有限。

手機目前的尺寸已經相對來說比較大，為了便攜不太可能進一步放大手機尺寸了，那麼手機內部空間大小就被確定，如果晶片尺寸增加，必然導致其它空間受到擠壓，那麼首先受到削減的必然是電池，這回直接影響到續航。

同時落後製程的能效比更低，意味著達到同樣的算力，需要更多的功耗，而這個功耗最終會導致續航進一步縮短。現在宣稱的可以使用10小時的手機，如果使用落後製程實現同樣的功能，可能續航會減半，對於很多消費者來說是無法接受的吧。

隨著美國對於華為的新一輪制裁，臺積電等企業或將無法代工海思麒麟晶片。而我國最強的晶圓代工企業中芯國際只能生產14nm製程工藝的晶片，與國外有著至少兩代的技術差距（10nm-7nm-5nm）。如果臺積電不給華為生產晶片，那麼只有14nm製程的晶片真的夠用嗎？

在相同的效能下，一款晶片製程工藝越先進，單位面積下所容納的電晶體就越多，同時供電電壓就越低，從而功耗就越低！

近年來，半導體行業的工藝製程從45nm，32nm，28nm，20nm，到16/14/12nm，10nm，7nm/8nm，再到下半年將釋出的5nm/6nm製程晶片。目前在市面上7nm製程工藝為主流，而入門級處理器一般為12nm（比如驍龍439，聯發科P35等）

全球6大IC晶圓廠製程演進情況

目前，中芯國際已經實現量產14nm製程的晶片，並且可實現每月6000片晶圓的產能。此前由榮耀Play4T首發的麒麟710A處理器就是由中芯國際代工的。不過因為製程的退步，麒麟710A的主頻由710（F）的2.2GHz降為2.0GHz，效能有一定的下降。

不過，值得一提的是——中芯國際也有12nm工藝（因為12nm是基於14nm改進的，兩者應該同屬於一代產品），目前已經開始試產，相信不久之後就可以用上國產的12nm晶片了！

關於晶片製程與功耗的問題，去年中端定位的兩款晶片非常具有代表性。分別是紅米note8Pro採用的聯發科G90T——12nm製程工藝和榮耀9X採用的麒麟810——7nm製程工藝。12nm的聯發科G90T收到了無數的冷嘲熱諷，各處“翻車”“發熱”言論層出不窮，即使紅米Note8Pro加上千元價位少有的銅管散熱體系也無法阻止謠言的傳播！

不過，事實上紅米note8Pro無論是續航，還是效能都表現得非常不錯。日用完全足夠，王者榮耀也可以近乎滿幀執行。當然吃雞類遊戲還是有些力不從心，手機會透過降頻來減少發熱，進而會產生卡頓現象。

總結

14nm手機晶片在市面上很少露面，驍龍450和麒麟710A可能是僅有的存在了。（山寨機使用最多的MTK6763（T）是16nm製程工藝，效能就更差了）除此之外，12nm已經是目前手機處理器最落後的製程，不過雖然落後，但依舊可以滿足日常使用，紅米Note8Pro就是一個最好的例子，甚至遊戲也可以滿幀執行！

14nm中芯國際已經量產，12nm的國產晶片也即將到來！除了勝利，我們無路可走！

如果你不在意增加產品體積、成本、能耗、各種介面標準以及大量重新設計，那應該可以這樣解決。但這一圈下來等於為了降低標準來一次產業標準革命了。

製程越小，mos管的翻轉速度越快，也就是說能實現更高的頻率，adc/dac能處理更高頻率的訊號，通訊速度能提高，cpu頻率提高，處理指令速度會更快。這才是根本原因

最主要的是成本問題，軍用的就不怕成本高，晶片用大個頭彌補效能不足。民用的就必須考慮成本問題了，比如人家同樣面積的矽片用7奈米能做1000個成品，我們70奈米只能做100個成品，成本高出別人90%，那還怎麼市場競爭

如果做軍用是可以的，不在乎成本，功耗和壽命的話，加大電壓，散熱片鋪的好一些，風扇功率大一些。商用的話就有點不划算了。

加大面積，手機立即變成大哥大，拿起來象磚頭，平時還得配個助手拿著，這下國人個個都成了大老闆，川普知道後估計會暈過去的……為他的制裁失敗而難過。

為什麼不透過直接加大晶片體積去彌補7nm的工藝製程呢？

先進的製程更節約成本

我們知道的晶片的製造流程，從沙土中提煉高純度的單晶矽，做成矽圓。

矽圓的體積是一定的，但是質量並非100%的完美。我們可以在晶圓上隨便散步一些黑點，作為晶圓的瑕疵。有瑕疵的良品率極低。然後我們對晶圓進行分割。

我們可以發現，較小的分割，更容易規避瑕疵的影響，較大的分割更容易包含更多的瑕疵。假如小分割可以得到CPU100片，良品率90%，成品就是90片。假如大分割，可以得到60片CPU，良品率70%，成品就是42片。先進製程的CPU成本是100美元，那麼堆體積的成本可能就是200美元。這在市場上是沒有競爭力的。

更高的功耗和發熱

晶片的體積增大，功耗和發熱是必然增大的。所謂有得就有失，用體積來彌補效能的差距，除了成本，功耗和發熱是必須付出的代價。

那麼功耗和發熱影響最大的可能在兩個領域。

一個是手機等微小電器上。如果你的手機功耗和發熱很大，別人可以用3天，你的手機只能用一天。毫無疑問，你會選擇用三天的手機。在延伸一下，將來5G網路，你家中的智慧裝置，每個晶片都是傻大個，一屋子算下來，每個月你要交更多的電費。

另一個影響的領域，就是超級計算機。如果超級計算機的晶片增加一倍，那麼功耗和發熱帶來的成本可能不止一倍。原來的超算一個機房就可以容納，現在需要1.5個機房才可以容納。

其實也沒什麼。有7nm工藝製程，當然更好了。沒有7nm，當然就要挖掘現在的技術。有的用總比沒用的強。AMD現在都是7nmCPU了，Intel不也還是14nm技術搞了10代U。

沒法靠加體積解決，14nm和7nm相同功能可不是加大一倍而是幾十倍，這麼大個晶片做手機你手機得要多大？但軍事裝備還是允許的，大點問題不大而且大了可靠性高，皮實，俄羅斯軍事裝備晶片普遍粗壯，效能一點不比美國差。

晶片越做越小我覺得是兩方面動力推動的。

1）裝置越來越小必然要求CPU越來越小

2）對能耗和效能的極限追求要求製程越來越小。

理論上做大一點也不要緊，例如intel電腦CPU普遍採用28奈米。足夠用了。但是智慧手機受制於體積和重量的要求對尺寸顯得格外苛刻。當然沒有的時候也只能將就。歸根結底是市場競爭的結果。

我看大家都再說用面積來彌補功能增加了功耗和發熱量，這確屬實，也是很大的問題。我從另一個角度來說一下就是面積增大各種配件都需要更改，配件不匹配了。就拿lntel來說，他做好晶片會把晶片各種引數公佈，其他各個廠家根據他的引數生產配件。如果晶片的面積變大其他的配件就需要做出相應的改變，而事實這個很難做出改變。所以就演變成另外一種模式，用數量取勝，就是某些特定的行業會增加晶片輸了，而不是增加芯片面積，但這也只是非常小眾的需求，也會產生相應的配件改變，只是比芯片面積變大需要的配件改變少而已。這裡就會出現如你增加晶片的面積，相應的配件公司不一定會出相應的配件或者比較少，這就出現晶片沒辦法普及，銷售量不好還是沒法大量變現，從而投入新的研發。所以這是一個惡性迴圈，只有不斷增加自己的技術積累研發或者買到更好的光刻機工藝來縮小差距。

如果商用在手機上區別就是，別人是3000毫安的電池能玩12小時大型遊戲的暖手寶，你的是5000毫安的大電池只能玩8小時的煎蛋器。當然有些誇張了，但同樣效能的話消費者選哪一目瞭然。

其實差幾個奈米，真沒多少差別，問題就是逼格降低了，被別人笑話。好比十塊錢一盒的煙，跟三十塊錢的煙，有多大差別？但是如果別人都掏三十的煙，你遞十塊都煙，別人說不抽菸，是不是很尷尬？

主要原因在於三點：

加大晶片體積，功耗更高，給裝置供電帶來較大影響；

加大晶片體積，擠佔了其它配件的空間，意味著功能的減少；

加大晶片體積，意味著成本更高；

無論哪個方面來說對產品都是硬傷，面對同類產品，競爭力變變得低下。

加大晶片體積，功耗更高

比如，華為麒麟990，用的7nm工藝，其電晶體數量達到103億個，如果採用14nm工藝，其體積將接近現在晶片的兩倍之多，同樣數量的電晶體因為工藝原因，將可能耗費將近兩倍的能耗，那麼你現在用4000毫安的電池的話，也許可以用一天，改用14nm工藝後，4000毫安的電池將只能用半天，你要維持一天的電量，要更大的電池，意味要又要增加電池體積，這對移動產品來說是噩耗。

加大晶片體積，擠佔了其它配件空間

一臺智慧手機的設計之初就已經定好了手機的尺寸，體積也就限定了。

增大晶片體積來滿足晶片新能的話，會擠佔其它配件的空間，比如，擠佔了電池的空間，那麼電池只有更小的續航能力，比如擠佔了攝像頭的空間，那麼攝像能力會有下降。

因此，晶片體積增加會影響到裝置其它功能的設計，這也是不可接受的。

加大晶片體積，用落後製程工藝，意味著更高的成本

很顯然，用大體積的晶片，落後的製程工藝，意味著成本大幅提高。

在一塊晶圓下，如果芯片面積越小，顯然可以切割的晶片數量越多，單位晶片成本就更低，如果切割成較大面積的晶片，切割出的晶片數量就少，成本顯著提高。

因此，加大晶片體積的方式不可取。

晶片廠商不停的進行製程工藝競賽，是為了更低的功耗，實現更長的續航，更小的體積，可以使得裝置能容納更多的零件，實現更多的功能。最重要的是先進的工藝製程可以大幅度降低單位晶片的成本，最終是有利於整個產業鏈以及終端使用者。

應邀回答本行業問題。

目前來說，由於華為受到了美國的限制升級，可能無法繼續獲得臺積電的7nm甚至更低的製程的晶片代工，不得不使用中芯國際的14nm技術去生產晶片。一些朋友就說，14nm生產晶片，可以讓晶片的體積大一些，不就完事兒了？

其實這是不行的，單單靠增加晶片的體積是無法完全的解決這個製程的問題的。

晶片的製程越先進，同等效能的體積就變大。而不能用加大體積去彌補，一方面是有些裝置本身體積限制，另外一方面是功耗會增加。

晶片體積變大，對於一些小型的裝置是無法接受的。

晶片的製程現在越來越低，在同等面積就可以安置更多的電晶體，這樣會讓晶片的效能提升。

如果使用高的製程來設計生產晶片，要實現效能的提高，就需要增加晶片的面積，但是這裡有一個問題，那就是一些小型化的裝置，本身的裝置內部空間是有限的。以手機為例，現在手機裡隨著制式和支援頻段的增加，裡邊要增加大量的諸如天線、濾波器之類的元器件，手機內部的空間也可以說是寸土寸金。如果晶片的面積增加，內部空間就需要減少其他的元器件的數量或者是體積，要麼就是閹割支援的頻段，要麼就必須要降低電池的尺寸。

但是對於手機廠家來說，這些閹割，都會導致手機的引數劣化，影響和其他使用更低製程晶片手機的市場競爭能力。

現在馬上進入5G時代了，5G時代會有更多的物聯網裝置出現，而很多的物聯網裝置，內部的空間更小，比手機還小很多，晶片體積大，對於這些裝置來說，是很難接受的。

晶片製程，其實還涉及到功耗的問題。

晶片設計製造使用的製程越低，晶片就越省電。在這塊，即使是透過增加晶片的體積也無法改變，製程高的就是耗電量會增加。

功耗的增加，就會導致裝置更費電，這點會帶來很大的負面影響。以現在的5G基站為例，本身的耗電量就高，運營商都要求裝置商使用7nm甚至更低的製程去設計基站的晶片，就是這個原因。

5G手機也是如此，上邊我們說到了，如果晶片的製程變高，晶片的體積變大，還需要閹割部分電池，來節省手機內部空間。一方面是功耗增加，一方面是電池變小，這等於是雙向的降低手機的待機時間，影響也就更大了。

總而言之，就目前來看，透過增加晶片的體積去適配晶片製程的提高，是不太可行的。相對來說，無法用更先進的製程去設計生產晶片，也只能降低晶片的效能。或者是透過一些更先進的軟體演算法，來實現同等硬體下更高的效能。現在比較可行的，其實還是華為更多的去支援中芯國際的研發，改進生產工藝，來實現更先進的製程工藝，這也是唯一可行的辦法。現在比較好的訊息是越來越多的國內資金開始投資在相關領域了，有華為這個大客戶給出來市場，相關領域的研發速度會快很多。現在中國的光刻機、晶片生產之所以無法趕上國際的領先水平，其實這裡有很大的原因是因為沒有足夠大的市場造成的。美國的封鎖對於華為來說一定是一個壞訊息，但是封鎖帶動的國內相關行業的快速發展，也算是一種機遇了。