
高通骁龙855、苹果A13仿生芯片和华为的麒麟990等强大芯片组都有一些共同点。这三款芯片分别由高通、苹果和华为设计,但实际上均由全球最大的独立芯片代工公司台积电制造。这三种工艺都是利用台积电7nm工艺通过某些变化而制造的。7nm这个数字表示集成电路中可以容纳多少个晶体管。工艺数越低,芯片内晶体管的数目就越高。在芯片中发现的晶体管越多,芯片的功率和能源效率就越高。这些元件中晶体管的数量会让你大吃一惊;麒麟990内置5G调制解调器,内置103亿个晶体管。
多年来, 集成电路中可以容纳多少个晶体管 逐年增加。早在上世纪60年代,英特尔联合创始人戈登•摩尔就发现,芯片内部的晶体管数量每年都在翻一番。在20世纪70年代,这个所谓的摩尔定律被修正了;这些元件中的晶体管数量每隔一年就会增加一倍。这个过程相当艰巨,但台积电计划明年开始生产5nm制程芯片。三星经营着的一家芯片制造商,明年也将生产5nm制程芯片。但在明年年初,三星将使用其7nm EUV工艺将尚未发布的骁龙865移动平台从装配线上撤出。EUV是极紫外光刻技术的缩写,这种技术可以使芯片芯片的标记更加精确,从而容纳更多的晶体管。
2021年由台积电生产的骁龙875移动平台,很可能是Android手机中发现的第一块5nm芯片。至于苹果的A14,台积电很可能会采用5nm工艺来制造。2020年的iphone要到明年第三季度末才会发布。台积电将在2021年前完成所有三个阶段的生产后,每月将生产多达100万晶圆 片 ,制成5纳米芯片。
英特尔表示,它将“重新夺回工艺领先地位”
那么在5nm之后呢?我们已经听说台积电和三星都计划生产3nm芯片。据报道,台积电将于2023年开始使用的3nm制程设备已经开始施工。据报道,台积电将斥资195亿美元(约1300亿元人民币)在台湾南部的科技园建设这些设施,占地超过74英亩。2019年初,台积电首席执行官魏正昌表示,3nm芯片的开发进展顺利。三星则计划在2021-2022年期间,使用自己的下一代GAA 架构生产3nm芯片。根据Tom的硬件,三星的3nm制程密度不会像台积电那样高;这意味着三星在那个节点上的芯片不会像台积电那样在一个小空间里装上那么多晶体管。
最近, 尽管英特尔刚刚开始生产10nm的Ice Lake-U移动处理器 ,但还是宣布了“夺回工艺领先地位”的计划。英特尔首席执行官Bob Swan说:“我们正在加快进程节点引入的步伐,两年或两年半的时间来跟上节奏。我们的工艺技术和设计工程团队正在密切合作,以降低工艺设计的复杂性,平衡进度、性能、功率和成本。” 因为它很难达到10nm制程所以要求英特尔真正弥补失去的时间。英特尔目前可能被认为落后台积电和三星一年左右。相比之下,2018年的骁龙845移动平台使用的就是是10nm工艺。
据称,台积电正考虑将晶体管垂直堆叠,作为在芯片内部封装更多晶体管的一种方式。而且台积电正在研究元素周期表,以寻找未来芯片封装的材料。