《電子技術(shù)應(yīng)用》
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10納米制程工藝手機(jī)離我們還有多遠(yuǎn)

2016-11-09

  在智能手機(jī)行業(yè)蓬勃發(fā)展的今日,,手機(jī)為我們的生活乃至工作協(xié)助了太多,,不可否認(rèn)手機(jī)制造業(yè)從每五年的大跨步到現(xiàn)如今每年都有黑科技產(chǎn)出,,并且在廠商的相互競爭下還在高速向前,,飛速進(jìn)步之中,。這其中讓手機(jī)性能提升最為顯著的因素就要數(shù)處理器了,,回首以往,,處理器方面的進(jìn)步確實(shí)歷歷在目,。

  對于廣大國產(chǎn)手機(jī)來說,,常用的處理器無非高通驍龍、聯(lián)發(fā)科以及麒麟這三大陣營,。以高通驍龍為例,,回顧以往產(chǎn)品可以看到從最初的驍龍430,逐漸進(jìn)步到驍龍625,,后來提升到驍龍652以及650,,最后來到了現(xiàn)在的驍龍820和821。在這其中,,CPU的架構(gòu)也是不斷提升的,,主頻從最高1.4GHz提升到了2.2GHz。我們發(fā)現(xiàn)隨著型號的升級,,性能的數(shù)值也不斷加強(qiáng),,但是有一項(xiàng)工藝卻越做越小。

  這項(xiàng)工藝就是處理器的制程,,從最初的90nm,,到后來65nm、45nm、32nm,,以及后來比較常見的28nm,又逐步提升到了20nm,,再到目前性能配置較高的16nm,、14nm,并且少數(shù)10nm的制程工藝也出現(xiàn)在了機(jī)身上,。這項(xiàng)工藝不同于我們的慣性思維,,認(rèn)為往往尺寸越大的功能就越強(qiáng)。

  制程工藝回顧

  制程工藝作為處理器芯片的一項(xiàng)技術(shù),,它發(fā)揮的作用是讓處理器能夠承載更多電子元件,。一般來說處理器要承載例如晶體管、電阻器以及電容等等一系列的電子元件,,這些元件由于體積過于渺小,,需要顯微鏡才能看到。而這些精密的電子元件之間通常用納米來計(jì)算距離,,納米距離越小,,意味著承載的元件就越多,如此一來手機(jī)的功能也就越全面,。

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  能夠盡可能多的承載電子元件是其中一方面,,縮小電子元件的間距還有另一個(gè)作用那就是能使不同晶體管終端的電流容量降低,從而提升他們的交換頻率,。因?yàn)槊總€(gè)晶體管在切換電子信號的時(shí)候,,所消耗的動(dòng)態(tài)功耗會直接和電流容量相關(guān),從而使得運(yùn)行速度加快,,能耗變小,。明白了這一點(diǎn),也就不難理解為什么制程的數(shù)值越小,,制程就越先進(jìn),;元器件的尺寸越小,處理器的集成度越高,,因此性能加強(qiáng),,處理器的功耗反而越低的道理了。

  從目前的手機(jī)市場上看,,大多數(shù)旗艦機(jī)型在處理器方面還是維持了14nm以及16nm制程,,但是在三星10nm制程處理器準(zhǔn)備在年底量產(chǎn)的消息公布后,14nm以及16nm顯然已經(jīng)過了鼎盛時(shí)期,。比如高通驍龍825,、828和830處理器,預(yù)計(jì)這三款處理器都會采用10nm工藝制造,高通825將采用三核心的設(shè)計(jì),,驍龍828則是六核心,,兩個(gè)Kryo架構(gòu)大核心、四個(gè)小核心,,最高頻率為2.4GHz,。除了高通,聯(lián)發(fā)科的Helio X系列的芯片也試圖沖擊高端市場,,在年底Helio X30將采用臺積電的10nm FinFET Plus工藝,,并于2017年第一季度進(jìn)行量產(chǎn)。

  Helio X30處理器

  三星的Exynos 8895預(yù)計(jì)會配備到明年的三星Galaxy S8之上,,采用10nm工藝,,標(biāo)準(zhǔn)主頻達(dá)3.0GHz,同時(shí)搭配全新GPU Mali-G71,。而后的三星Exynos 9據(jù)網(wǎng)友爆料,,將采用三星全新自主設(shè)計(jì)的CPU架構(gòu),或許會有10nm和7nm兩個(gè)版本,。除了安卓,,蘋果也會在A11處理器方面全權(quán)由臺積電包攬,采用10nm制程,。

  處理器已經(jīng)從28nm逐步提升到現(xiàn)在普遍的14nm,,那么除了10nm以外,電子元件的極限尺寸是多少呢,?其實(shí)現(xiàn)在也已經(jīng)有7nm的概念出現(xiàn)了,,但業(yè)內(nèi)專家們表示7nm的產(chǎn)品起碼要到2020年才能正式面世,今后甚至還會有5nm工藝,,在2028年還會實(shí)現(xiàn)1nm工藝制程處理器,。

  我們也不能在此斷定極限的尺寸到底是多少,畢竟這項(xiàng)工藝需要各個(gè)方面的共同協(xié)作,,精密的電子元件是十分復(fù)雜的,,需要考慮以何種方式存在能夠更強(qiáng)勁有效,保持穩(wěn)定狀態(tài)的同時(shí)又不因?yàn)轶w積太小,,紊亂了電流,。在技術(shù)層面上,還有很長的一段路需要走,,還要不斷探索和開發(fā)新的途徑和元件材料,,尋覓更簡單有效的方法。


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