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文｜雷科技leitech
2月底的MWC因為疫情已經宣布取消,，但科技行業(yè)里的發(fā)布會不會減少,。2月18號，高通在舉辦了一場線上溝通會,，帶來了最新一代的5G芯片——驍龍X60,。相比驍龍X55，它的峰值速率提升其實并不明顯,，但有幾個突出的亮點：制程工藝提升到了5nm,，是全球首款發(fā)布的5nm芯片；配套天線組的體積縮小,，整體可以做得更小,。
最近這幾年一路過來，我們可以清晰地發(fā)現芯片制造工藝的突飛猛進,。2016年,，手機旗艦芯片的工藝制程還是14nm，現在已經一步步提升到7nm,。2020年，將會有采用5nm芯片的產品批量上市,。
臺積電三星奮戰(zhàn)5nm
目前,，芯片制造領域的晶圓代工廠，實力強勁的已經不多,。在掌握最先進的工藝制程上,，臺積電和三星是最有資格的選手。
臺積電：上半年量產
根據臺積電公布的信息，今年上半年就能量產5nm EUV工藝,，并且下半年產能將提升到每個月7-8萬片晶圓,。
臺積電去年年底發(fā)布的論文數據顯示，臺積電7nm工藝每平方毫米可生產大約9627萬個晶體管,，而5nm晶體管密度是它的1.83倍,，也就是說每平方毫米生產的晶體管能達到1.77億個。
此外,，相比7nm,，臺積電5nm EUV能效提升15%，功耗減少30%,，測試芯片目前的平均良率是80%,、峰值良率為90%。知名科技外媒AnandTech在一篇分析文章中指出,，目前參與測試的芯片構造比較簡單,，真正投產的芯片會更復雜，良率也會降低,。
當然,，從現在的進度來看，臺積電5nm上半年實現量產問題不大,，下半年我們就能見到搭載5nm芯片的智能設備大規(guī)模出貨,。
三星：奮力直追
在7nm工藝上，三星落后于臺積電一步,，不管是高通驍龍855,、驍龍865，還是蘋果的A12,、A13,，以及華為的麒麟980、麒麟990,，都采用了臺積電的7nm,。
而三星的首款7nm芯片為自家的Exynos 9825，發(fā)布于去年8月份,，最新的Exynos 990用的也是7nm制程,。
在5nm工藝上，三星加快了腳步,。去年三星在Q3財報中透露,，5nm工藝已經進入到流片階段。三星的5nm繼續(xù)沿用7nm LPP工藝的晶體管,，密度為它的1.33倍,，性能提升了10%，功耗也降低20％。
目前來看,，在7nm制程上,，臺積電仍然保持領先，有望獲得各大芯片廠商的訂單,。不過,，三星5nm工藝，已經可以超過臺積電的7nm和英特爾的10nm,，已經迎頭趕上,，該有的訂單也不會少。
首批5nm誰先吃上,？
剛剛發(fā)布的驍龍X60是目前最先公布的采用5nm工藝的芯片,，不過，按照高通公布的計劃,，它真正用在消費級產品上并大量出貨,，還要等到明年年初。產品層面來看,，驍龍X60是驍龍X55的升級版,，也是高通目前推出的第三代5G解決方案。
據外媒報道,，三星已經拿下了驍龍X60 5nm訂單,，負責這款5G芯片的生產。不過,，后續(xù)臺積電依然有可能也負責驍龍X60的部分訂單,，兩家共同吃上這筆大單。
此外,，蘋果今年的A14處理器,，已經基本可以確定會采用臺積電的5nm工藝，并且成為臺積電的最大客戶,。
關于A14,，目前我們能得到的信息還相當少。外媒MacWorld表示,，在采用5nm制程的情況下,，A14的晶體管數量能達到125億個，在GeekBench中的多核跑分或許能達到4500分,，甚至可能超過5000分,。
國內知名數碼博主@i冰宇宙不久前也在微博上曝光稱，蘋果A14芯片的跑分為單核1559 ,、多核4047，相比A13有比較大幅度的提升。
至于尚未發(fā)布的iPad Pro 2020,，采用的芯片估計是A13X,，GPU性能大幅提升。但作為平板產品來說,，對芯片功耗的敏感度相對會更低些,，A13X估計還是和A13一樣采用臺積電的7nm工藝。
除了蘋果A13和高通驍龍X60,，大概率采用5nm工藝的芯片還有麒麟1020,、驍龍875、AMD Zen 3處理器等,。另外,，來自供應鏈的消息稱，比特大陸的5nm芯片已經在去年年底進入流片階段,，估計為AI芯片產品,。
有消息稱，臺積電的首批5nm客戶主要是蘋果,，其次是華為,，真正在消費級芯片上普及估計還要到2021年。當然,，不管是2020款的iPhone還是華為新款Mate旗艦,，5nm將會成為它們的一個重要賣點。
摩爾定律距離盡頭還有多久,？
50多年前,，知名的摩爾定律被提出：集成電路上的晶體管數量，每隔18個月便增加一倍,。過去幾十年里,，芯片的性能在以驚人的速度不斷迭代更新。進入觸屏智能手機時代后,，移動芯片的發(fā)展更是突飛猛進,，在工藝制程上不斷突破極限。
根據臺積電公布的規(guī)劃,，5nm遠非終點,，未來還將向3nm、2nm邁進,。按照最樂觀的估計,，臺積電2024年能實現2nm工藝的量產，距離現在還有四年時間,。
去年的Hotchips國際大會上,，臺積電研發(fā)負責人黃漢森在演講報告中稱,，摩爾定律依然有效，它沒消亡也沒有減緩,。他甚至表示,，2050年，晶體管尺寸會縮小到0.1nm,。
從三星公布的路線圖來看,，它的工藝制程的進化路線是7LPP——6LPP——5LPE——4LPE。而且,，三星下一個發(fā)力的重點目標是3nm GAA工藝,，如果未來兩年能量產的話，將實現對臺積電的反超,。
不管是臺積電還是三星,，都沒有在工藝制程的進化升級上停下腳步。至少目前來看,，距離摩爾定律真正失效,，還有很長的時間。
當然,，在芯片制造上,，制程每一次進步，投入的成本都要增加很多,。為了解決工藝問題,，科技巨頭們要投入巨額資金用于研發(fā)，而且建設一座3nm或者2nm級別的晶圓廠需要百億級美元的投入,。
最近,，臺積電在一場媒體溝通會上宣布，2020年的開支大概在150到160億美元間,，其中80％將用于擴充產能,，包括7nm、5nm及3nm,。而在半導體行業(yè)里站在金字塔頂端的三星電子,，也宣布未來十年將在晶圓制造上1160億美元。
這也就意味著未來先進制程的芯片制造成本可能會更加高,，能用得起的芯片廠商可能只有蘋果,、華為、高通這些巨頭們,。試圖自研芯片領域的新廠商,，面對的技術和資金壁壘，將會更加高,。
同樣的,，在晶圓制造上,，臺積電三星已經占據了絕對的優(yōu)勢，其他廠商追趕的難度變得相當大,。不過,，中芯國際在工藝制程上的進度已經非?？?，去年三季度實現了14nm的量產，比計劃提前了一年,，同時12nm也已經提上日程,。中芯有望拿到華為等廠商的芯片訂單，在依然嚴峻的形勢下,，我們依然有最基本的芯片制造能力,。