类别:行业资讯 发布时间:2023-10-26 13:52:32 浏览: 次
半岛综合体育10nm快登场 还没弄懂手机处理器工艺吗在55nm节点,对智能手机而言,台积电ULP(Ultra low power)工艺分类值得一说,在40/45nm和28nm,台积电都有保留这种工艺分类。
在40/45nm节点,台积电三种比较常见工艺分类,分别为LP(低耗电)、G(通用)和ULP(Ultra low power)。LP工艺我们放在下面28/32nm中一起讲,因为该工艺节点的处理器会多一点。
在工艺改进 骁龙820比骁龙810提升了啥一文中我们已经说过,台积电在40/45nm工艺节点能够同时生产出同一代两种制程的芯片,这是比较特别的。
40nm代表处理器:MT657x和Tegra2(全球首颗双核手机处理器)、Tegra3(全球首颗四核手机处理器)
在45nm节点,还有Intel和三星处理器也是值得一提的,这两家IDM巨头厂商很少向外界公布每一代节点工艺分类,只是简单地统称为HKMG,当然HKMG也是一个可以展开来说的关键术语,下文会介绍。
Intel在45nm的代表有两代不同架构的PC处理器:Penryn和Nehalem,Penryn是Core架构的工艺改进版,Nehalem则是全新的架构,这也是符合Tick-Tock定律的演进。Nehalem架构进一步对Core Microarchitecture进行了扩展,这一代架构历史低位相比Core架构同样重要,引入第缓存(L3 Cache)和QPI总线提高CPU整体工作效率,同时将内存(IMC)整合到CPU,提高CPU集成度,当然还有重新回归的超线程(多线程)技术,配合Intel历史上首次出现四核心处理器,定位最高的i7处理器能够实现四核心八线程的运算能力半岛综合体育。
时间来到了移动处理器(特指手机处理器)最为经典的一代制程节点——28/32nm。主要是整个行业负责生产手机处理器的厂商停留在28nm节点的时间过长,除了Intel在PC处理器上率先越过28/32nm节点,GlobalFoundries、三星、台积电等厂商基本上都受制于技术瓶颈,将28/32nm工艺制程连用了几代处理器。
GlobalFoundries由于缩写为“GF”,所以被业界戏称“女朋友”,“女朋友”和AMD一直走得比较近,加上和AMD曾经有着血缘关系,导致如今主要客户基本上都是AMD,在28/32nm节点上,“女朋友”一共出现了HPP、HP、SLP(都是28nm)和SHP(32nm)四种主要工艺分类。由于和手机处理器关系不大,这里不展开介绍了。
为了满足不同客户需求,HP内部再细分HPL、HPC、HPC+、HP和HPM五种分类,下面小编将它们的缩写还原成全称,看到全称之后,读者应该不难理解它们的含义。
先来插入一条备注,在工艺制程领域,我们常常讨论“漏电”一词,简单来说,就是指伴随着工艺制程提高,CPU集成更多的晶体管,二氧化硅绝缘层变得更薄,从而导致电流泄漏。
电流泄漏最大问题就是增加了芯片的功耗,为晶体管本身带来额外的发热量,还会导致电路错误,CPU为了解决信号模糊问题,又不得不提高核心电压,综上所述,漏电率越低,对CPU整体性能表现和功耗控制更加有利。下面我们看看HP这五种工艺分类在性能和漏电上表现如何?
HPL(High-Perf Low-Leakage):漏电率虽然低,但是性能上表现却不高。当年Nvidia的Tegra 4处理器,为了控制惊人的功耗和发热,不得不使用HPL这种工艺分类,无奈最终还是压制不住自身的发热,将主频限制在比较低的运行状态,搭载了高频版Tegra 4的Nvidia Shield掌机只能够通过主动散热(内部安装风扇)解决问题。
HP(High Performance):虽然性能比较强,但是漏电率不低,仅限生产PC上处理器和显卡中CPU/GPU等高性能部件,对于手机处理器并不适合。
HPM(High-Perf Mobile):为了更好地优化HP这种工艺,将其移植到手机处理器上,台积电推出了HP工艺升级版——HPM,漏电率稍微比HPL高一点,但是性能上却超越了HP,成为目前台积电在28nm制程节点上最受欢迎的工艺分类。代表作有:骁龙800系列,主要是骁龙800、骁龙801和骁龙805,还有最新的骁龙600系列两款新品——骁龙652和骁龙650。联发科方面则有Helio X10、MT6752、MT6732、MT6592、MT6588经典产品。华为P8上面的麒麟930和Nvidia的Tegra K1也是采用了HPM工艺分类。
上文提到的LP工艺分类,虽然在漏电率和性能上都不占优势,但是却因为成本低,而且出现时间比较早,技术比较成熟,所以骁龙400和骁龙600系列的中低端处理器都十分喜欢使用这种工艺分类半岛综合体育半岛综合体育,包括昔日的骁龙615、骁龙410,现在唱主角的骁龙616和骁龙617以及即将到来的骁龙425、骁龙430和骁龙435。联发科方面也是,MT6753和MT6735这两颗全网通的芯片采用了LP这种工艺打造。特别说明的是,它们俩的上一代产品MT6752和MT6732则是采用了HPM这种更高等级的工艺分类,不过不支持全网通。相比之下,上述提到的骁龙400和骁龙600系列处理器基本上已经全面普及三网通吃。
无论是PC还是手机处理器,这个工艺节点的芯片很快就退出了历史舞台,被14/16nm处理器抢占市场。PC领域的Intel虽然很早就量产了这个节点的处理器,但是因为Tick-Tock定律的驱使,使用了两代处理器(IvyBridge和Haswell)就开始进入14/16nm时代。由于对手AMD的工艺制程(28/32nm)停滞不前,加上光刻技术并没有取得重大突破,同时如今PC市场也并不需要换代换得那么频繁,多方面因素作用下,最终让Intel的“Tick-Tock”定律在14/16nm这一代节点上慢下来,更加衬托出20/22nm这一代产品持续时间并不长。
手机处理器方面也一样,20/22nm制程节点上,台积电用了足足几年时间才克服漏电率和产能的问题,直到如今还依然不能够全面供货给Nvidia、AMD、Qualcomm、联发科这些昔日的合作伙伴,据外媒报道,台积电对外宣传指20nm的SoC并不适合用在PC领域的芯片上,所以显卡领域才那么久没有更新20nm制程,停留在28nm那么多年。事实是否如此?谁知道呢?Qualcomm和联发科能够用上20nm的处理器也屈指可数,骁龙810、骁龙808和命途多舛的Helio X20。外界也有声音称20nm的SoC漏电率一直很严重,导致Qualcomm和联发科两位客户一直都不太满意,但是苹果A8和苹果A8X很早就用上了台积电20nm SoC工艺,也没见iPhone 6和iPhone 6 Plus上面出现什么致命的功耗发热问题,别有内情吧,呵呵!
三星在20/22nm上两款经典处理器为Exynos 5430和Exynos 7(7410),也就是分别搭载在三星Galaxy Alpha和三星Note 4上面的两颗处理器,三星也是从这个时候开始赶上台积电和Intel,不久后和台积电、Intel同时迈进14/16nm工艺制程节点。
值得一提的是,在20/22nm工艺节点上,Intel引入了3D FinFET这种技术,三星和台积电在14/16nm节点上也大范围用上了类似的FinFET技术。下面我们统称为FinFET。
FinFET(Fin Field-Effect Transistor)根据百度百科定义,称为鳍式场效应晶体管,是一种新的互补式金氧半导体(CMOS)晶体管。以前也和各位读者介绍过,其实就是把芯片内部平面的结构变成了3D,降低漏电率同时又能够增加晶体管空间利用率,当然,实际情况比较复杂,这里不详细展开了。
由于上文提到的历史原因,20/22nm并没有什么工艺分类,很快就被14/16nm取代了,台积电采用了16nm,三星和Intel采用了14nm。
台积电经历了20/22nm的挫折之后,在16nm节点雄起,不知不觉发布了三种工艺分类,最早出现在苹果A9上面的是第一代FinFET,接着就是麒麟950上面FF+(FinFET Plus)和近日发布的Helio P20上面搭载的FFC(FinFET Plus Compact)。
至此,本文关于工艺分类的内容已经介绍完毕,接着解决一下上文的一些尾巴,简单补充说明一些术语。