5nm芯片集體“翻車”？2021集成電路行業(yè)5nm新消息解讀

　　據(jù)雷鋒網(wǎng)分析，最早商用的5nm芯片是去年10月份iPhone12系列手機(jī)搭載的A14仿生芯片，這款芯片晶體管達(dá)到118億個(gè)，比A13多出近40%，且6核CPU和4核GPU使其CPU性能提升40%，圖形性能提升30%，功耗降低30%。

　　緊接著華為發(fā)布麒麟9000，集成153億個(gè)晶體管，8核CPU、24核GPU和NPU AI處理器，官方稱其CPU性能提升25% ，GPU提升50%。

　　到了十二月份，高通和三星又相繼發(fā)布了由三星代工的驍龍888和Exynos 1080，同樣聲稱性能有較大提升，功耗下降。

　　最先被爆出疑似“翻車”的是A14。

　　據(jù)外媒9to5Mac報(bào)道，部分iPhone 12用戶在使用手機(jī)時(shí)遇到了高耗電問(wèn)題，待機(jī)一夜電量下降20%至40%，無(wú)論是在白天還是晚上，無(wú)論有沒(méi)有開(kāi)啟更多的后臺(tái)程序，結(jié)果依舊如此。

　　最廣為用戶詬病的還屬驍龍888。

　　在首批使用者的測(cè)試中，不少數(shù)碼評(píng)測(cè)博主都指出首發(fā)驍龍888的小米11性能提升有限，功耗直接上升。有人將此歸結(jié)于驍龍888的代工廠三星的5nm工藝制程的不成熟，由此以來(lái)三星自己的兩款5nm芯片也面臨“翻車”風(fēng)險(xiǎn)。

　　如果按照摩爾定律，芯片的晶體管數(shù)量每隔18個(gè)月翻一番，性能也將提升一倍，但晶體管的微縮越來(lái)越難，如今在從7nm到5nm的推進(jìn)中，手機(jī)芯片的表現(xiàn)似乎并不盡人意，不僅在性能提升方面受限，功耗也“翻車”，面臨先進(jìn)制程性價(jià)比上的尷尬。

　　為何5nm芯片頻頻翻車？當(dāng)芯片工藝制程越先進(jìn)時(shí)，性能與功耗究竟如何變化？

　　集成電路的功耗可以分為動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗。

　　動(dòng)態(tài)功耗通俗易懂，指的是電路狀態(tài)變化時(shí)產(chǎn)生的功耗，計(jì)算方法與普通電路類似，依據(jù)物理公式P=UI，動(dòng)態(tài)功耗受到電壓和電流的影響。

　　靜態(tài)功耗即每個(gè)MOS管泄露電流產(chǎn)生的功耗，盡管每個(gè)MOS管產(chǎn)生的漏電流很小，但由于一顆芯片往往集成上億甚至上百億的晶體管，從而導(dǎo)致芯片整體的靜態(tài)功耗較大。

　　在芯片工藝制程發(fā)展過(guò)程中，當(dāng)工藝制程還不太先進(jìn)時(shí)，動(dòng)態(tài)功耗占比大，業(yè)界通過(guò)放棄最初的5V固定電壓的設(shè)計(jì)模式，采用等比降壓減慢功耗的增長(zhǎng)速度。

　　不過(guò)，電壓減小同樣意味著晶體管的開(kāi)關(guān)會(huì)變慢，部分更加注重性能的廠商，即便是采用更先進(jìn)的工藝也依然保持5V供電電壓，最終導(dǎo)致功耗增大。