什么是 5nm 芯片,为什么 5nm 如此重要?

系统工具 tobmac 2个月前 (09-30) 51次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码
什么是 5nm 芯片,为什么 5nm 如此重要?

有很多关于 CPU 的新制造工艺的讨论。不久前,人们谈论的都是 10纳米和 7 纳米。最新进入游戏的“nm”是 5nm,它已经在一些设备中使用,并在不久的将来走向 PC。

与之前的其他制造工艺一样,较新的 5nm 设计承诺更高的能效和更快的性能,并且通常会推动 CPU 技术向前发展。然而,在我们进入所有这些之前,让我们先谈谈新的制造工艺和转移到新的工艺节点是什么。

新的流程节点是什么意思?

改变到新工艺的核心意味着改变处理器的制造方式。通常,这意味着缩小晶体管,允许公司将更多的晶体管装入硅片上的给定区域。晶体管密度是改进处理器的游戏名称。您拥有的晶体管越多,处理器可以执行的计算就越多,因此它的功能就越强大。

这就是著名的摩尔定律的全部内容。虽然不是真正的科学定律,而是更多的观察,摩尔定律预测集成电路中的晶体管数量大约每两年翻一番。

为了表达改进工艺节点的概念,公司使用“纳米”命名法。例如,英特尔在其台式机上使用 14 纳米 CPU,自 2014 年以来一直如此。该公司没有专注于台式机处理器的新工艺节点,而是专注于使 14 纳米设计更高效、更强大。这种方法此后遇到了困难,但多年来,它意味着通过改进 CPU 架构而不是对制造过程进行实质性更改来获得更多内核和更快的速度。

与此同时,AMD 一直在为其 Ryzen 处理器迁移到新节点。Ryzen 1000 系列从 14nm 开始,四年后 Ryzen 5000 系列转向 7nm 的改进版本,并着眼于 2022 年的新一代 5nm。

这种差异是由多种因素造成的,超出了本文的范围。然而,简而言之,英特尔制造自己的 CPU,多年来一直青睐CPU 设计和生产的“整体”方法。AMD 设计自己的非单片处理器,但它将新制造工艺的创建和生产外包给台积电,台积电是一家台湾公司,也为 Apple、Arm、Nvidia 等公司提供制造服务。

然而,新工艺及其各自的“纳米”数字不会在公司之间转换。例如,您不能说 Intel 10nm 处理器会比 AMD 7nm 处理器慢。这部分是因为“nm”不是比较竞争处理器的通用标准。

那么“纳米”到底是什么?

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术语“nm”代表纳米,即十亿分之一米的微小测量值。它很小,曾经有一段时间真正以实际纳米来测量工艺节点。它通常定义晶体管的栅极长度和金属半间距(芯片上一个金属互连的起点和下一个金属互连的起点之间的距离的一半)的尺寸,它们的尺寸相同。然而,这种现实在 90 年代停止了,从那时起,“纳米”测量只不过是一个营销术语。

新的“nm”尺寸确实表明制造技术有了显着改进,但这与您可以对处理器本身进行的特定测量无关。

这就是为什么,例如,许多评论家说英特尔的 10nm 节点目前用于笔记本电脑的 Tiger Lake 和 Ice Lake 节点,可与台积电的 7nm 节点相媲美。

那么为什么仍然使用“nm”?基本上,惯性。这是科技公司一直在做的事情,所以他们一直在做。

正如IEEE Spectrum报道的那样,对于不同的命名约定还有其他想法。一种方法是切换到一种称为 LMC 指标的指标,该指标表示给定处理器中的逻辑、​​内存和互连密度。然后是使用 GMT(门间距、金属间距、层数)数字的想法,这将回到基本的 CPU 测量,如门和金属间距(不是半间距),以及指示 CPU 有多少层——未来的 CPU 可能会普遍使用堆栈技术来提高性能。

然而,尽管推动改变命名约定,但芯片制造商目前都在关注“nm”命名方案。

我们什么时候会看到 5nm 芯片?

什么是 5nm 芯片,为什么 5nm 如此重要?

如果您拥有 iPhone 12,那么您已经看到了 5nm 处理器,iPhone 13 系列也是如此。高通还拥有多款 5nm 处理器,包括骁龙 780G 和骁龙 888。后者用于一加 9 等。三星的 Galaxy S21 系列手机也使用了 5 纳米处理器,即三星 Exynos 2100。

PC 方面,AMD 计划在 2022 年将台积电的 5nm 工艺用于新一代Ryzen 台式机处理器。

Intel 5nm 处理器也即将推出,但预计需要一段时间。预计该公司的台式机处理器将在 2021 年底或 2022 年初脱离 14nm,并通过 Alder Lake 转向 10nm。之后,预计 7nm 工艺将在 2022 年末或 2023 年推出,然后在2024 年可能会有英特尔 5nm 处理器。这个时间表可能会改变,但现在这或多或少是英特尔观察者期望看到的。

有趣的是,根据英特尔的说法,它的 5nm CPU 应该是第一个放弃“nm”的概念,选择 20A(如Angstrom 中的A )。然而,就像“纳米”一样,英特尔的 Angstrom 时代也是关于营销术语,而不是对实际测量的引用。

5nm:底线

虽然 5 纳米处理器已经以移动形式出现并且很快就会进入个人电脑,但除了在给定公司内将一种制造工艺的改进与另一种制造工艺的改进区分开来之外,不要在这个术语中存有太多的库存。


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