因为美国封锁的原因,台积电停止对华为5nm制程的代工,很多朋友问我,华为为什么一定要用台积电的5nm工艺?甚至不少人表示,即使华为使用落后一些的工艺制程,做出来的手机差一点,功能少一点,他们也愿意支持购买。
先不谈美国的封锁,今天我们先从技术的角度来看看,假如后面的麒麟系列芯片,真的采用前几代的工艺制程,到底行不行?
要回答上面的问题,需要了解工艺提升,到底能够带给芯片设计厂商什么好处,我们基本上可以从下面的两个方面来看:
晶体管密度 通俗的来讲,晶体管密度就代表着相同大小的一款芯片上面,可以支持的功能多少。密度越大,意味着支持的功能越多,反之,支持的功能越少。
过去的这些年里面,随着工艺的不断向前演进,晶体管密度也是在不断提升,这种因为工艺提升带来的晶体管密度的提升,我们称之为工艺红利。
这个工艺红利有多大?根据台积电公开的数据表明,
台积电7纳米节点提升到5纳米节点,晶体管密度增加80% 情况下,功耗却下降30%。功耗的问题,我们后面再讲,现在主要来看看80%的晶体管密度提升。
对芯片设计厂商来讲,例如华为海思,设计的同一款芯片,不做任何修改,假如能够从7nm工艺,切换到5nm工艺,面积将大大减少,这样就可以带来两个方面的收益。
- 芯片成本降低。因为单个芯片面积降低,成本降低,最终手机的成本可以降下来。
- 可以支持更多的功能。面积减少之后,在芯片上面有了更多的空间,可以放置新的功能模块,支持更多的功能,或者把以前的模块做到SoC内部,提升性能。
反之,如果华为的处理器,切回到老一代的支撑上面,可能的结果就是,
面积撑大,现有的设计完全放不小,最后就是砍掉部分功能,SoC处理器的功能缩水。
功耗 众所周知,消费者对现在的手机的续航能力非常关心,手机厂家在提升续航方面也是煞费苦心,电池越来越大,快充也来越快,OPPO的快充已经进入125W,小米即将进入120W,说到底,还是因为现在的电池技术不能完全匹配智能手机对电池的要求,毕竟5G网络,120HZ高刷新率可都不是“省电的主”。
很多朋友都有这样的体验,切换到5G网络之后,整体使用下来,手机掉电速度基本上比使用4G手机要快30%左右。
在玩游戏的时候,功耗问题更加突出,如果是玩游戏时间稍微长一点,很多手机,即使是旗舰机型的发热也是非常严重,有的达到了烫手的程度,处理器也开始掉帧,非常影响游戏体验。
要解决智能手机的续航以及发热问题,除了在电池和快充上面下功夫之外,控制好芯片的功耗绝对是重中之重。这种市场的痛点,反馈到芯片设计行业的直接表现是,现在面向智能手机的芯片设计,都要注意低功耗设计,从架构、RTL设计、甚至于到每个逻辑门都要注意控制功耗。
还是以7nm切换到5nm来讲,功耗下降30%,这个对于任何一家芯片设计厂商来讲,诱惑真的是完全抵挡不了。
那么试想一下,如果从5nm切到7nm,功耗直接飙升30%,即使这颗处理器可以上市,那么5G网络、120HZ的高刷新率,大概率真的只能是想想。
小结 通过上面的分析,就不难回答很多朋友的问题,
麒麟芯片即使可以使用以前的工艺,生产出来的芯片也是完全达不到设计目标。
现在华为面临的困境真的比想象中的难,一款芯片,必须要大量出货,经过市场的检验,设计者对市场反馈的问题进行处理、迭代,再推出下一代,这样芯片才能不断提升,越做越好。
如果麒麟系列中断,不出两三年,即使可以再投入市场,但是可能已经完全跟不上其他芯片厂家的产品,也就是意味着华为从K3V2到现在十几年的努力,很大程度上面打了折扣,非常可惜。
在这种情况下,华为之前喊出的“除了胜利,已经没有退路”,可以说是目前华为最真实的写照,不管怎样,华为加油了。
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