作为全球第一大晶圆代工厂,台积电的先进工艺制程无疑是走在行业最前端的。
目前,台积电已经开始量产7nm芯片,而即将面世的苹果A12系列处理器、华为麒麟980、高通骁龙800系列都将采用台积电的7nm工艺制程。由此可见,手机处理器领域的7nm制程战役一触即发。
对于手机芯片厂商来说,无论是以移动处理器而言,还是以负责AI边缘运算的NPU神经网络处理单元而言,均需优先考量先进工艺制程。由于此前的10nm工艺制程已经无法满足手机芯片厂商的需求,因此台积电已经成熟的7nm工艺制程成为大家的首选。
7nm制程战役一触即发
在这场一触即发的7nm制程战役中,华为将率先推出7nm芯片。据悉,华为将于8月底的柏林IFA大展上,全球首发商用7nm工艺制程手机芯片-海思麒麟980,这款芯片将由华为今年10月份推出的Mate 20系列首发搭载。
虽然这款芯片还未正式发布,但是有关芯片的性能已经被剧透的差不多了。从性能上来看,除了搭载7nm工艺制程,麒麟980拥有4个主频高达2.8GHz的Cortex-A77大核心,以及4个Cortex-A55小核心,而GPU则是ARM的Mali-G72 MP 24 GPU。此外,麒麟980还将内置第二代寒武纪NPU 1M,使得AI性能将有大幅提升。
当然,就在华为即将推出芯片的同时,高通也没有坐以待毙。近日,高通已正式宣布,已经开始出样新一代骁龙SoC芯片(或将命名为骁龙855),该款芯片也基于台积电7nm工艺制程。高通表示,这款7nm SoC可以搭配骁龙X50 5G基带,预计将成为首批5G旗舰手机采用的平台。而该款芯片的完整信息将于今年第四季度才公布。
值得一提的是,高通此次竟一反常态,高调对外表示已经开始对OEM手机客户送样新一代骁龙SoC芯片,此前高通可从未对外宣布客户送样消息。有分析认为,华为本月就将推出基于7nm的麒麟980,高通可能是不想被夺走“风头”。
除了华为和高通之外,苹果必然是这场7nm战役中的重量级选手。据了解,即将在9月发表的苹果新一代旗舰型手机iPhone内建A12处理器,而该款处理器也将采用台积电7nm 工艺制程,届时必将对华为和高通造成不小的压力。
华为5nm芯片或将于明年问世
对于华为来说,继推出7纳米芯片之后,又将如何规划其下一步芯片发展蓝图?
对此,华为海思平台与关键技术开发部部长夏禹此前在公开演讲时提到,为应对节节攀升的大频宽与演算力要求,对信息系统中的硬体平台而言,只有延续摩尔定律、不断提高集成度、增加功能、提升性能,才能满足市场发展提出的新需求。以智能手机举例来说,高性能移动设备所用的芯片仍然紧跟摩尔定律脚步。
夏禹表示,海思在网络侧单颗芯片集成度已经达到单芯片500亿颗晶体管,这是为了应对在数据流程量与频宽方面的高性能要求。在固定网端,数据流程量每年将保持23%的成长,5年后数据流程量需求将达到现在3倍左右;在移动网端,将保持46%的成长率,5年后数据流程量将是现在的7倍;而在数据中心侧,成长速度更是惊人,每年翻倍,5年后数据流程量将是现在的16倍。需要实现如此大的数据输送量,必须有高性能芯片。
越是逼近物理极限,每一代制程节点演进都要付出极大的代价,当前,制程演进最大的障碍在于功耗密度。夏禹指出,芯片设计的过程中,如果16nm芯片功耗密度为1,那么到5nm功耗密度就可能是10,芯片如何散热?整个系统如何散热?都将是半导体产业未来面临的巨大挑战。
同时,工业界也一直寻找引进新材料与新结构来突破传统制程限制。比如在互连上,传统一直用铜线,但到5纳米制程后也将引入新材料,夏禹认为,纳米碳管和石墨烯的机会很大。此外,夏禹认为,自FinFET制程出现以来,芯片结构设计得以让摩尔定律延续,芯片仍有长远的发展空间,技术发展还没有到达极限。
据悉,华为的规划是推出7nm芯片之后将推进5nm芯片研发进程,预计5nm芯片问世的时间点在2019年,这也与华为下一代5G手机在2019年商用的规划时间相契合。也就是说,对于手机厂商来说,7nm制程技术很可能是4G到5G的过渡,而下一代5G芯片真正会采用的是5nm芯片工艺制程。
不过值得注意的是,高通日前宣布已经开始出样新一代骁龙的SoC芯片,确认采用7nm工艺制程,这款SoC可以搭配骁龙X50 5G基带,预计将成为首批5G旗舰手机采用的平台。
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