逼近極限!三星研發全球首款5nm晶片,留給我們的時間不多了

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歐界報導:

一直以來,晶片都是電子發燒友關注的焦點,晶片製程更是移動手機續航能力的關鍵。

此外,無論是人工智慧、智能機器人、自動駕駛汽車、5G通訊產業還是智慧家居,它們的核心都離不開晶片處理器。

可以說,晶片已經成為驅動科技進步的生產力。

目前的晶片工藝仍停留在10nm階段,採用此工藝的驍龍835處理器是當下最強的移動晶片處理器之一,三星最新的Galaxy S8智慧型手機便搭載了這款晶片。

然而,這一局面在近期被打破。


日前,在開發了全球首個7nm晶片後,IBM宣布取得技術突破,研發出了全球第一個5nm製程的晶片。

據悉,這主要得益於一項名為nanosheets的技術,在該技術的幫助下,晶片製造商可以將更多的電晶體容納到更小的晶片組裡。

IBM方面稱,此款5nm晶片集成了300億顆電晶體,是驍龍835的十倍,然而其尺寸僅僅只有指甲蓋大小。

隨著電晶體密度的增加,5nm晶片相對於10nm晶片可以實現在同樣水平的能耗下40%的性能提升,或是將能耗降低75%。

而使用5nm晶片的手機,其電池壽命也將提高2至3倍,續航能力暴增。

值得一提的是,雖然5nm晶片採用的是與7nm一樣的晶片蝕刻技術,但卻並沒有採用鰭式場效應電晶體(FinFET)設計,而FinFET最早出現在22納米和14納米晶片中,預計在7納米晶片中仍將繼續得到使用。

據了解,IBM此次使用了堆疊矽納米板,將電晶體更緻密地封裝在一起,納米板電晶體將通過4柵極去發射電子,更加先進。


5nm晶片的問世也意味著現有晶片工藝到達了極限。

任何一塊晶片都有著數以億計的電晶體,電晶體就類似一個可控的電子開關,由源極、漏極和位於他們之間的柵極所組成,電流從源極流入漏極,柵極則起到控制電流通斷的作用,從而產生數位訊號。

而目前的晶片都是矽製成的,由於本身材料的限制,5nm就成了現有半導體工藝的物理極限,要突破這個極限唯有使用其它材料代替。

近年來非常火爆的石墨烯便被認為是最有希望取得突破的材料,它具有很強的導電性,並且強度非常高,有研究指出,石墨烯技術可以使晶片的速率提升百萬倍。

但由於石墨烯目前的技術還不夠成熟,因此IBM與三星聯手研發出的5nm晶片已然成為矽晶片中的領軍者,這也讓半導體龍頭英特爾非常尷尬。

據悉,在英特爾推出的新一代處理器中,仍然採用14nm製程,而對手三星、台積電的晶片都已經成功跨進了10nm世代。

儘管,英特爾宣稱他的14nm要比競爭對手的10nm還要優秀,但不可否認的是,在製程技術上,英特爾確實已經開始落後。

據悉,5nm晶片將在2020年左右開始大規模量產,到那時,英特爾又是否還將固守他的14nm呢?


在中國,晶片似乎一直都是不能言說的「痛」。

在過去十年中,中國晶片進口的花費已經遠遠超過了10萬億元人民幣。

以手機晶片為例,目前,全球的主流手機廠商均與美國高通達成了合作協議,包括中國排名靠前的OPPO、華為、小米等都與其簽訂了3G/4G付費專利許可。

手機終端商如果使用高通手機晶片,除了要支付晶片購買費用外,還需向高通繳納專利使用費。

在台積電、三星等開始量產10nm晶片時,我國晶片製造工藝還處在28nm階段,中國晶片產業之路漫漫。

與其臨淵羨魚,不如退而結網,根據最新消息,國產14nm工藝將於明年開始量產,7nm、5nm也開始啟動研發。

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