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這些年，英特爾、三星、台積電在製程上的恩恩怨怨

2020-09-12

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當有新處理器發布時，製造商都會大肆渲染自家產品的厲害之處。

其中製程工藝是除了性能之外他們最注重的，比如更先進位程、更小的納米等等。

目前處理器主要分PC領域的x86架構以及移動數碼領域的ARM架構。

但是它們都有一個共同點，那就是注重製程工藝。

我們以往介紹處理器的時候，一般都是一筆帶過。

今天我們就詳細介紹下製程工藝以及各個半導體巨頭的研發實力。

●關於製程工藝，你想知道的

目前製程已經發展到nm(納米)級別

我們知道談一個CPU的製程工藝都用一個量化單位來形容或者對比。

比如Skylake的CPU採用了14nm製程工藝、曾經引起巨大爭議的蘋果A9 CPU就採用了兩種代工廠，一種是三星代工的14nm製程、另一種是台積電16nm製程。

製程是指IC內電路與電路之間的距離

可見，製程的單位是納米(以前曾用過微米)，我們天天說這個距離單位，但是這個距離單位的含義是什麼呢?那就是指IC內電路與電路之間的距離。

處理器內的微型電子元件(包括電晶體、電容器、電阻器等)躺在方形網格中充當著打開、關閉按鈕。

電子元件之間的距離就是用納米來計算。

我們都知道，一納米等於十億分之一米。

電子元件彼此之間的距離越小，我們在晶片中放置的東西就越多。

同時同樣電晶體數目的DIE面積會降低。

所以，我們看到Geforce GTX 680雖然電晶體數目比GTX 580多，但是晶片面積卻只有後者的一半多一點，這就是從40nm製程工藝大幅度進化到28nm的好處。

製程進化的好處：電晶體更多，核心面積更小

同時，製程工藝的進步也帶來了理論上功耗的降低。

相信大家都在問為什麼了，那是因為提升製程，可縮小微處理器電子元件距離。

將導致不同電晶體終端電流容量降低，這樣就會提升他們的交換頻率。

每個電晶體在切換電子信號時，其所消耗的動態功耗直接與電流容量相關。

所以，製程工藝提升(距離變短)了，同一頻率下需求的電流容量降低，耗時也降低，這樣電晶體就變得運行速度快、且能耗小。

臭名昭著的Intel 90nm製程

當然了，我們加了一個理論上的修飾詞，因為只有在同等架構條件下才有這個區分。

比如臭名昭著的Intel 90nm製程讓Prescott架構處理器被貼上火爐的標籤，相比130nm工藝不進則退。

原因大家都知道了，就是Intel的優化不足，導致了電壓在四方形中發生泄漏，比起平時花了更多的電壓來激活通電，於是導致了功耗以及熱量的提升。

按照這套乘法，電晶體單價會隨著製程進化而降低，並且降價幅度越大

我們知道，晶片業界有一則著名的理論，那就是摩爾定律。

與其說它與半導體技術息息相關，不如說它是一則經濟理論。

半導體巨頭們為何這麼喜歡研發更先進位程?微型電子元件越小，你在晶片所放置的元件就越多。

如果你掌握了比同行更加先進的製程，那麼在同一面積的晶圓中你就能切割更多數目更小體積的晶片。

所以，晶片越小，大成本會越低。

儘管更小工藝尺寸需要更多昂貴設備，但這些投資成本會被每個晶片成本所抵消。

說完了一大堆理論，大家明白了製程工藝了嗎?下面，我們就簡單介紹下各個半導體巨頭關於製程工藝的研發實力。

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