芯片的文字遊戲:“我們使用3nm技術!”

前言

納米是一個極小的長度單位,1nm 相當於萬分之一的頭髮粗細。在芯片領域,納米數字被稱爲製程,用於區分芯片工藝。

它直接影響芯片組的性能優劣、電源效率和體積。

芯片一般以 28nm 爲分水嶺,區分先進製程和成熟製程,先進製程多用於對計算性能要求更高的領域,代表着廠商的硬實力。

或許,你從CPU到GPU,都會聽到10nm、7nm、5nm這樣的字眼,通過這一參考數字便可輕鬆直觀地分辨芯片的強弱,但事實上就這樣一個簡單的數字背後,卻存在着一些“貓膩”。

早期

製程最早指代晶體管的物理特徵,包括柵極長度和晶體管半截距。在早期,柵極長度和晶體管半截距是相等的,且與納米數字相對應,通過縮小晶體管的這些物理尺寸,可以提升芯片性能、增加晶體管數量,符合摩爾定律中芯片每隔 18-24 個月增加一倍晶體管容納量的定義。

柵長越小,那麼單個晶體管就越小,則做出來的CPU die面積就越小,相同大小的晶圓就能生產出更多的CPU die。

文字遊戲的開始

從 1997 年開始,基於納米數字的傳統制程節點命名方法已不再與晶體管實際的柵極長度相對應,並且在 14nm 以後,這些數字就幾乎不存在任何物理上的意義了,僅僅相當於一個代號。例如,英特爾在 22nm 節點上切換爲 FinFET 結構時,其柵極長度爲 26nm,半間距爲 40nm,鰭片則爲 8nm,與名義上的 22nm 製程相差甚遠。

從那時開始一個叫高端製程的東西就出現了。當“摩爾定律”接近死亡之後,以臺積電爲代表的企業就搞出來一些新名詞“納米制程工藝”。

慢慢的,隨着製程的發展,英特爾開始輸掉競爭。

當臺積電和三星達到10nm時,英特爾還在14nm擠着牙膏,之後又推出了14nm+等製程。

甚至到了2024 年 2 月還擠着14nm的牙膏(離譜)

而2024年同時,臺積電已經用3nm賺了一大筆錢了。

看似牙膏廠一直在擠着牙膏,但其實三星的標準來看,Intel的14nm+++工藝(未推出),完全可以命名爲12nm,甚至10nm。

沒有參與到文字遊戲中的英特爾,也在2021年7月正式開始“反擊”,引入全新的命名體系,將原本的10nm Enhanced SuperFin更名爲Intel 7,將7nm更名爲Intel 4,之後繼續延續這種命名方式分別稱爲Intel 3、Intel 20Å(已放棄)、Intel 18Å(2025 年下半年問世。大概?不確定?)(1nm=10Å)(力爭向三星看齊)

結語


繼續沿用沒有物理意義的納米數字的方式其實是有迷惑性的,一方面,會讓人認爲是物理幾何上的微縮,另一方面,會讓人誤解半導體技術已經達到物理極限。

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