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從2020年以來,全球晶片產能發生了些變化,一方面是14nm以上的晶片全球範圍內產能過剩,另一方面則是7nm及以下晶片全球產能告急。從汽車行業、液晶電視行業蔓延到手機晶片行業。2021年2月下旬,臺積電方面也發出訊息稱,因地震、天氣等影響了臺積電多個工廠的生產,導致5nm晶片產能未達到預期,同時未來5nm晶片產能計劃也將順延。

確實是因為天氣原因導致的產能減緩嗎?

事實上並非如此,其實在5nm晶片釋出的時候,量產的良品率就不高,而且因為5nm晶片釋出進度相對比較趕,所以在功耗和穩定性方面還有待完善,就以iPhone12為例,國外有不少網友反饋,iPhone12 在釋出會上宣稱A14晶片相對於A13晶片,效能提升了40%,但是實際上在使用過程中,並沒有明顯的區別(當然,也有可能是因為平時使用還達不到A13的上限,所以感受不明顯)。但是另外一條資料顯示,iPhone12和iPhone11在同行的軟體執行下,iPhone12的耗電速度要比iPhone11快上20-30%。

而以上則是晶片帶來的效能損耗問題,因為高效能必然需要的是高電壓,而控制晶片用電功率,也是手機晶片需要考慮的問題,畢竟三星曾經因為散熱問題導致失去了在國內的市場。效能的是提升,是否能夠彌補功耗的損耗?這點是透過資料無法評估的,畢竟晶片確實是進步了,但是在實際使用體驗中,確實存在一定的問題。那麼5nm晶片的整套解決方案成熟會在什麼時候呢?

我們以麒麟晶片的設計進度為例:麒麟970為10nm晶片,麒麟980和麒麟990都是7nm晶片,從10nm到7nm需要經歷2年的迭代才能成熟化。那麼7nm到5nm,則可能需要至少3年的時間,也就是說不管是A15還是驍龍888的下一代甚至下二代版本,仍然是5nm晶片。雖然現在在實驗環境下已經能夠設計出來3nm晶片,但是真正能夠投方面量產時間,目前市場上還沒有專家給出明確的預估。

這次臺積電減緩產能,也是為了穩固5nm晶片的良品率,同時迭代工藝技術。對於華為來說,則是一個新的研發時機。在2021年初,華為就公開了幾項光晶片技術專利,其實早在2018年-2019年,華為就已經在準備光晶片技術的,當時海思半導體負責人的觀念就是,時刻準備著晶片、作業系統等被限制,而華為也基於ARM架構,研發鯤鵬晶片、研發harmony OS系統。只是沒想到的是,制裁來得太快,導致了移動端晶片沒有跟上節奏,國內目前14nm的量產工藝,滿足不了麒麟晶片5nm的需求。

不過還好華為留了一手,準備下了另外一個方向的技術:光晶片技術。如果延續著當前的矽晶晶片發展,勢必會在設計上不會超過高通、蘋果晶片多少,在產能上還要依賴於臺積電。想要自己生產沒有光刻機,即便是有了光刻機,美國也可以從基礎零件中限制,為什麼ASML的光刻機無法運到國內,也是因為這個原因。

光晶片則不一樣,我們都知道矽晶晶片是由柵極和源極、漏極組成,透過單向的電訊號傳播。而除了電可以傳輸資料和訊號之外,光同樣可以傳播訊號和資料,而且光訊號衰弱小,傳輸穩定,也不需要考慮電壓負載的問題。而且光的訊號承載和數字承載能力是大於電訊號(可以類比普通網線和光纖,但是不是一樣的概念,只是理解上便於理解),同樣的精密度下,光晶片運算速度要大於矽晶晶片5倍左右。而光晶片的研發則是從設計到生產都是自主進行,但是華為缺的是時間,臺積電5nm進度的減緩,給了華為緩衝的時間,希望華為早日研發出光晶片,度過5nm晶片的過渡期,在3nm晶片維度跟臺積電相見。

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