這些年，英特爾、三星、臺(tái)積電在制程上的恩恩怨怨

　　當(dāng)有新處理器發(fā)布時(shí)，制造商都會(huì)大肆渲染自家產(chǎn)品的厲害之處。其中制程工藝是除了性能之外他們最注重的，比如更先進(jìn)制程、更小的納米等等。目前處理器主要分PC領(lǐng)域的x86架構(gòu)以及移動(dòng)數(shù)碼領(lǐng)域的ARM架構(gòu)。但是它們都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是注重制程工藝。我們以往介紹處理器的時(shí)候，一般都是一筆帶過(guò)。今天我們就詳細(xì)介紹下制程工藝以及各個(gè)半導(dǎo)體巨頭的研發(fā)實(shí)力。

　　●關(guān)于制程工藝，你想知道的

　　目前制程已經(jīng)發(fā)展到nm(納米)級(jí)別

　　我們知道談一個(gè)CPU的制程工藝都用一個(gè)量化單位來(lái)形容或者對(duì)比。比如Skylake的CPU采用了14nm制程工藝、曾經(jīng)引起巨大爭(zhēng)議的蘋(píng)果A9 CPU就采用了兩種代工廠，一種是三星代工的14nm制程、另一種是臺(tái)積電16nm制程。

　　制程是指IC內(nèi)電路與電路之間的距離

　　可見(jiàn)，制程的單位是納米(以前曾用過(guò)微米)，我們天天說(shuō)這個(gè)距離單位，但是這個(gè)距離單位的含義是什么呢?那就是指IC內(nèi)電路與電路之間的距離。處理器內(nèi)的微型電子元件(包括晶體管、電容器、電阻器等)躺在方形網(wǎng)格中充當(dāng)著打開(kāi)、關(guān)閉按鈕。電子元件之間的距離就是用納米來(lái)計(jì)算。我們都知道，一納米等于十億分之一米。電子元件彼此之間的距離越小，我們?cè)谛酒蟹胖玫臇|西就越多。同時(shí)同樣晶體管數(shù)目的DIE面積會(huì)降低。

　　所以，我們看到Geforce GTX 680雖然晶體管數(shù)目比GTX 580多，但是芯片面積卻只有后者的一半多一點(diǎn)，這就是從40nm制程工藝大幅度進(jìn)化到28nm的好處。

　　制程進(jìn)化的好處：晶體管更多，核心面積更小

　　同時(shí)，制程工藝的進(jìn)步也帶來(lái)了理論上功耗的降低。相信大家都在問(wèn)為什么了，那是因?yàn)樘嵘瞥?，可縮小微處理器電子元件距離。將導(dǎo)致不同晶體管終端電流容量降低，這樣就會(huì)提升他們的交換頻率。每個(gè)晶體管在切換電子信號(hào)時(shí)，其所消耗的動(dòng)態(tài)功耗直接與電流容量相關(guān)。所以，制程工藝提升(距離變短)了，同一頻率下需求的電流容量降低，耗時(shí)也降低，這樣晶體管就變得運(yùn)行速度快、且能耗小。

　　臭名昭著的Intel 90nm制程

　　當(dāng)然了，我們加了一個(gè)理論上的修飾詞，因?yàn)橹挥性谕燃軜?gòu)條件下才有這個(gè)區(qū)分。比如臭名昭著的Intel 90nm制程讓Prescott架構(gòu)處理器被貼上火爐的標(biāo)簽，相比130nm工藝不進(jìn)則退。原因大家都知道了，就是Intel的優(yōu)化不足，導(dǎo)致了電壓在四方形中發(fā)生泄漏，比起平時(shí)花了更多的電壓來(lái)激活通電，于是導(dǎo)致了功耗以及熱量的提升。

　　按照這套乘法，晶體管單價(jià)會(huì)隨著制程進(jìn)化而降低，并且降價(jià)幅度越大

　　我們知道，芯片業(yè)界有一則著名的理論，那就是摩爾定律。與其說(shuō)它與半導(dǎo)體技術(shù)息息相關(guān)，不如說(shuō)它是一則經(jīng)濟(jì)理論。半導(dǎo)體巨頭們?yōu)楹芜@么喜歡研發(fā)更先進(jìn)制程?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(jìn)的制程，那么在同一面積的晶圓中你就能切割更多數(shù)目更小體積的芯片。所以，芯片越小，大成本會(huì)越低。盡管更小工藝尺寸需要更多昂貴設(shè)備，但這些投資成本會(huì)被每個(gè)晶片成本所抵消。

　　說(shuō)完了一大堆理論，大家明白了制程工藝了嗎?下面，我們就簡(jiǎn)單介紹下各個(gè)半導(dǎo)體巨頭關(guān)于制程工藝的研發(fā)實(shí)力。