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三星4nm为什么不如台积电4nm?

虽然我们无法从材料、结构等微观层面来细致对比两家foundry厂的4nm工艺,不过依然有一些宏观数据和产品路线等方向可明确两者的显著不同。首先有个前置条件还是需要重申,尖端制造工艺所谓

www.eet-china.com, Jan. 13, 2022 – 

作为半导体制造尖端工艺的4nm之年的2022年,三星4nm弱于台积电4nm应该是在大部分人的意料之中的。这一点从发布还不久的高通骁龙8 Gen 1与联发科天玑9000这两款手机芯片,在能效方面的明确对比就能看得出来。

最近连SemiAnalysis都援引了国内极客湾的测试结果。这两颗芯片分别对应了三星4nm与台积电4nm,在CPU IP方面也比较相似(都是Cortex-X2、A710、A510组合)。但这两款SoC芯片之上的CPU所表现出来的功耗、能效却有着显著差异。当然这也未必都是工艺的锅,高通与联发科具体的设计在其中也占到相当的比重。

值得一提的是,从多个消息源来看,今年年中高通预计会上市一款采用台积电4nm工艺的高通骁龙8 Gen 2芯片––当属Gen 1的改款。届时来对比三星与台积电4nm,应该会有更具说服力的数据呈现。

明确两个4nm的定位差异

虽然我们无法从材料、结构等微观层面来细致对比两家foundry厂的4nm工艺,不过依然有一些宏观数据和产品路线等方向可明确两者的显著不同。

首先有个前置条件还是需要重申,尖端制造工艺所谓"5nm""4nm""3nm"这些数字,并不具有指代某个物理尺寸的实际意义。也就是说4nm工艺的晶体管,并不存在任何一个维度的尺寸是4nm,包括FinFET晶体管的gate length也并非真正做到了4nm。所以这里的数字只表明了foundry厂制造工艺的代际变化。

其次还要明确一个问题,就是4nm相对于5nm、3nm而言究竟是何种工艺定位?一般来说,对于完整(full)工艺迭代而言,工艺名称数字是以0.7倍为节奏进行演进的(严格遵照摩尔定律的话,应该是√0.5)。比如说14nm工艺之后,完整工艺迭代应当是10nm(14nm x0.7≈10nm),10nm之后是7nm,7nm之后是5nm。

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