Intel在全新的酷睿Ultra 200系列上史無前例地使用了臺(tái)積電的N3B制程工藝，以大幅度改善處理器的電氣性能、尤其是能耗比。制程工藝如同靈丹妙藥讓科技企業(yè)趨之若鶩——今年下半年發(fā)布的蘋果新一代iPhone，將使用最為先進(jìn)的2nm制程工藝……但是，你真的知道這些nm是怎么定義的嗎？

制程工藝進(jìn)程速覽

1971年，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（即MOSFET）的制程工藝為10μm——μm是長度單位微米的符號(hào)，1微米的長度是1米的一百萬分之一；1974年升級(jí)到6μm、1981年推進(jìn)到1μm，然后進(jìn)入nm（納米）時(shí)代，1987年制程工藝升級(jí)到800nm、也稱作0.8μm，到了1991年就發(fā)展到了180nm，進(jìn)而是2003年的90nm、2005年的65nm、2007年的45nm、2012年的22nm，接著就是2014年推進(jìn)到時(shí)至今日都不算落伍的14nm，2018年制程工藝推進(jìn)到了7nm、也就是當(dāng)今世界先進(jìn)制程的分水嶺，這個(gè)以上為成熟制程、以下則是先進(jìn)制程；從去年開始頂級(jí)旗艦手機(jī)的SOC、先進(jìn)處理器的制程工藝則正式演進(jìn)到了3nm的水平上。

Intel 1971年發(fā)布的第一顆微處理器4004就是采用10μm制程工藝生產(chǎn)

制程工藝的那點(diǎn)貓膩

其實(shí)現(xiàn)今的制程工藝都是有貓膩的，標(biāo)稱的大多是“等效值”，再說白點(diǎn)就是“我定義的制程工藝相當(dāng)于多少nm”，這是因?yàn)楦骷覍?duì)先進(jìn)制程工藝如何定義有差異，而且為了商業(yè)競爭讓自己“聽起來更加先進(jìn)”，所以“虛標(biāo)”就成為了行業(yè)準(zhǔn)則，一如當(dāng)年推動(dòng)PR（Performance Ratio、能效比）一樣。

圖片來自集邦科技

標(biāo)準(zhǔn)之爭

傳統(tǒng)派：以前大家都沿用柵極間距（Contacted Poly Pitch）衡量，舉個(gè)栗子，Intel的14nm柵極間距70nm vs TSMC 7nm柵極間距 57nm，是不是一下就沒有那么大差距了？

新勢力：引入最小金屬間距（Minimum Metal Pitch）當(dāng)做密度衡量標(biāo)準(zhǔn)，比如三星3nm宣稱最小金屬間距為16nm MMP，實(shí)則僅部分區(qū)域達(dá)標(biāo)。

圖片來自網(wǎng)絡(luò)

偷梁換柱的把戲

混合密度：除了標(biāo)準(zhǔn)之外，芯片制造企業(yè)還將高密度SRAM單元與邏輯單元加權(quán)計(jì)算，這樣會(huì)顯得密度更大；

動(dòng)態(tài)調(diào)整：同一節(jié)點(diǎn)下移動(dòng)端芯片密度比HPC芯片高35%，但是廠商直接用最高值代表整體水平，這樣“混淆視聽”的方式確實(shí)聽起來更加先進(jìn)了。

比大小？那要看數(shù)字是誰定義的！

具體到目前主要的芯片制造企業(yè)，我們就以TSMC、三星和Intel舉例來看看。

TSMC：節(jié)點(diǎn)魔術(shù)師

N5到N3的障眼法：N5實(shí)際晶體管密度127 MTr/mm2，N3提升至195 MTr/mm2，但命名跳過4nm直接進(jìn)入3nm時(shí)代；

衍生節(jié)點(diǎn)策略：推出N4P/N4X等變體，將5nm優(yōu)化工藝包裝成"4nm家族"，性能提升僅8%卻收割市場溢價(jià)。

三星：激進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)玩家

3nm GAA陷阱：全球首個(gè)宣稱量產(chǎn)的3GAAE工藝，實(shí)際密度僅170 MTr/mm2，反被TSMC N3E以202 MTr/mm2后發(fā)制人；

4nm文字游戲：4LPP制程工藝實(shí)為5nm優(yōu)化版，通過調(diào)整鰭片高度獲得6%功耗優(yōu)化，卻以全新節(jié)點(diǎn)名義收費(fèi)。

Intel：新規(guī)則新玩法

新命名新規(guī)則：Intel 18A制程工藝（等效1.8nm）密度為238 MTr / mm2，對(duì)標(biāo)TSMC N2工藝（等效2nm）的313 MTr / mm2，其中SRAM密度為31.8Mb/mm2，而TSMC N2的SRAM密度為37.9Mb/mm2；

艾米時(shí)代前瞻：Intel 20A制程工藝將引入PowerVia背面供電，并將采用?（艾米）取代nm（納米）標(biāo)識(shí)——1? = 0.1nm。

說了這么多，如果你不懂也沒關(guān)系，超級(jí)簡版的意思就是：3nm≠3nm，各家對(duì)于自家工藝的晶體管密度、SDRAM密度，甚至是密度單位用柵極間距還是最小金屬間距都有著自己的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知。尤其是進(jìn)入3nm時(shí)代，大家的晶體管能效比提升幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前幾代制程工藝的進(jìn)程變化，千萬不要認(rèn)為誰數(shù)字大誰贏——廠商已經(jīng)發(fā)展到了自定義數(shù)字的地步了，在這個(gè)魔法對(duì)轟的時(shí)代，大家不要輕易相信老王賣瓜的故事。

圖片來自網(wǎng)絡(luò)