用新的思维方式看待芯片工艺制程

芯片制造商应该专注于性能而不是制造纳米营销,问题的关键在于给定工作负载的性能。

天壕棋牌网站作者 | 吴优

芯片的制程从最初的0.35微米到0.25微米,后来又到0.18微米、0.13微米、90nm、65nm、45nm、32nm和14nm。在提高芯片工艺制程的过程中,大约需要缩小十倍的几何尺寸及功耗,才能达到10nm甚至7nm。从苹果与台积电合作到宣布实现5nm芯片只有短短几个月的时间,但真正的问题在于,强调纳米级制程真的重要吗?

几乎人人都专注于较小的数字且在我们的意识中7nm比10nm或14nm更好,但真实情况比这一逻辑要复杂的多。

理论上而言,许多因素都在工艺制程上发挥作用。以7nm为例,更小的几何尺寸意味着每平方毫米有更多的晶体管,意味着更高的密度、时钟、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

天壕棋牌网站看似相同的制程可能也存在差别。台积电所称的10nm对应于英特尔所称的14nm,台积电及其合作伙伴称之为7nm的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Nvidia Turing,该芯片是台积电12nm芯片。如果纳米是唯一的度量标准,它就不应与大型Vega Radeon VII卡相抗衡。当然,情况并非如此,因为尽管英伟达在晶体管尺寸、电压和密度上都存在缺点,但仍设法提高了IPC的比率。架构对芯片的成功起着关键的作用。英伟达在12nm的波长范围内获得了更好的性能,而AMD在7nm的波长范围内拥有最高功率的Navi芯片,这就意味着,想要打败英伟达GPU工程高级副总裁Jonah Alben ,是十分困难的。

Nvidia Ampere现在是7纳米,一旦英伟达宣布推出消费类GPU,该如何与7nm制造的AMD下一代大型Navi GPU进行比较将会很有趣。在这种情况下,两家公司的制造几何尺寸相同,但终有一家的速度会更快。

这一切都将取决于架构,使得更好的栅极和芯片模块能够在给定的晶体管数量和总功率下更快地运行工作负载。

预计苹果将于2020年9月发布5nm A13,而高通Snapdragon 875预计将使用相同的工艺制程并于今年晚些时候(最有可能在12月)发布。由于禁令,华为可能会被排除在采用5nm芯片之外,但通常情况下,华为是第一批寻求最小晶体管的客户之一。

由于手机设计受功耗的限制,使得苹果朝着最小的几何尺寸发展。iPhone中,芯片的TDP为2W。相比之下,笔记本电脑可能仍然会通过7至9W TDP进行被动冷却。2W TDP不是很多,这也是为什么苹果、高通和华为在允许的情况下首先追求最小的晶体管的关键原因之一。

较小的几何尺寸可以随着晶体管获得更高的功率而增加电池寿命,并且从几何学上讲,可以在同一表面上放置更多的晶体管。

(责任编辑:天壕棋牌网站)

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