從14nm到5nm,現代製程工藝對CPU性能的影響究竟有多大?

2020-12-06 思想之光Bling

作為半導體行業的基石,摩爾定律在CPU發展的四十餘年間一直在推動CPU的發展,才有了如今的全民計算機構成的社會網絡。

摩爾定律,簡單來說就是:集成電路上所能容納下的元件數量,每18個月就會增加一倍。

而CPU的工藝製程,本質上就是摩爾定律的實際化身。一直以來與CPU的發展密切相關。

所以不難理解:為什麼AMD憑藉7nm工藝反殺了英特爾,而華為和蘋果也彼此爭搶著臺積電的5nm產能。工藝製程是CPU與生俱來的天賦,後天的補助也是難以超越。

那麼,現在所謂的「14nm」,「7nm」等這樣的製程究竟對CPU性能有什麼影響呢?對我們消費者又有什麼影響呢?

XX納米是誰的尺寸

7nm,5nm的這些「納米」究竟指的是什麼呢?

如果你用顯微鏡觀察CPU的核心,發現的不是細菌病毒,而是CPU精密的如城市的布局,且布局遠比現代世界任何一座大城市複雜得多。在小小的晶片上發現大大的世界,究竟是怎樣的上帝之手才能造就如此的景觀?

微觀世界的刻刀--雷射

答案就是雷射。由於雷射的直徑十分地小,運用雷射,便可以輕易地在微小的晶片中刻畫一條條電路。所以我們平常說的「納米」,其實就是指光刻工藝上的雷射直徑。而越小的雷射,所能刻畫的電路也就越小越精細,相同體積內裝進的電晶體數量也就越大。

顯然,工藝給CPU帶來的進步是巨大的。

製程工藝如何推動CPU的進步

最直觀的提升就是塞進的電晶體更多了,自然性能方面有所上升。

更先進的蝕刻技術另一個重要優點就是可以減小電晶體間電阻,讓CPU所需的電壓降低,從而使驅動它們所需要的功率也大幅度減小。

在功耗減少的情況下,CPU廠商對於CPU的設計也能更加的肆無忌憚,不用擔心功耗發熱方面的問題,所以CPU的提升就成了必然。

不僅如此,當電晶體密度增加了之後,在CPU面積不變的情況下,一大塊兒晶圓能切割出的晶片就多了,從而使得出產的CPU在數量上獲得增加,這當然會減少成本嘍!

摩爾定律的終結?

近些年來,CPU電晶體數目增長已經嚴重放緩,更不上摩爾定律的進步了。以至於業內一直在流傳:摩爾定律已經失效。

而工藝的進步也愈發艱難,納米數越小,就意味著難以預測的量子力學效應越來越明顯,對於CPU的幹擾程度越大。

愈發複雜的微觀世界

所以越精細的工藝,越到後面人們對其便越抱懷疑態度,現代的工藝製程似乎要走到極限了,摩爾定律也即將終結,半導體市場難道就此一蹶不振嗎?

人的想像力畢竟是豐富的,現在的專家也不斷地思考新的解決辦法。摩爾定律是否終結,工藝製程有沒有結束,還沒有一個確切的回答。

基於以上這些原因,CPU的工藝提升才如此重要,但是它對CPU最終性能的提升並不是決定性的,只是諸多因素中的一環,大家對此又是如何認為的呢?

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