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台积电研发3nm,台积电3nm 2022

头条共创 2024-08-06

台积电花费2000 亿美元为苹果制造的3nm 芯片提供了令人难以置信的性能。

在今年的苹果发布会上,库克宣布了全球首款3 纳米A17 Pro 芯片。

71b2ea85303d46d4858862b12535d03d~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=fIDR%2B%2BsMQx6AvNYOhb1XJ3fx374%3D A17 Pro采用EUV光刻机制造,据称配备6核CPU,超过190亿个晶体管,每秒可执行高达35万亿次操作。

对此,古叔叔自豪地称A17 Pro是“智能手机中有史以来最快的芯片”。

5ebebfbab9dd495cb44e907f68ab8e77~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=s2KEYMTslMEChtBg6Kzf5kpwj5s%3D 然而,在速度方面,每增加一个核心,CPU 只比上一代快10%,GPU 也只快20%。这显然不能令人满意。

大家知道,台积电花费了近300亿美元,也就是超过2000亿元人民币来制造这款芯片。

529be0d545924d5e946f9eda35a76167~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=Wet8eNzVcrwB5kR8L5WpKCXYOE0%3D 根据之前的说法,3nm芯片将是一次质的飞跃,提供显着更高的性能和显着更低的功耗。

但是这个.

08a0d77aa48b4dbf9eae8106eabc208b~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=PI61%2Bwia3TnQ5NjNcBUB3BVPnq0%3D 因此,很多人表示不知道是苹果设计芯片不慎毁了台积电,还是台积电3nm工艺不够好毁了苹果。

苹果A17芯片

众所周知,台积电是全球最大的半导体制造公司,在7nm以下的制造工艺上拥有垄断地位。

放眼全球,能与之抗衡的只有韩国三星。

88e20ae619d54066b9507942065fb2a4~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=jIYmJtsaf3mfCU92Z%2F87bZhzDFk%3D 您可能不知道芯片上的每一次工艺升级都涉及重大的技术挑战。

除了设计之外,还需要解决各种问题,包括材料科学、制造工艺和设备更新。因此,每个技术节点的研发成本都会增加。

为了保持行业领先地位,台积电在研发方面投入了大量资金。

63da8a9e046b4e409f98f934a9d32a6d~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=7wXS7HrUc759CJx4D%2FRffQQXeJI%3D 据报道,台积电花费了至少300亿美元,约合人民币超过2000亿元,从7nm转5nm再转3nm。

如果3nm 芯片能够带来显着的性能提升和更低的功耗,那么对于客户来说,这些芯片实际上应该更贵。

7caf868270fb4f9b9dc2f17e06a7ddf3~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=PZVSBz3XRar9%2BSJFOcYJPx%2Bfiv4%3D 然而,这一次,台积电为苹果生产了全球首款3nm工艺的A17 Pro芯片,却让很多人都被泼了冷水。

晶体管数量方面,A17 Pro使用了190亿个晶体管,而上一代A16使用了160亿个晶体管,比A16整整多了30亿个,增长了18.75%。

至于30003a10994643a68136c90b2a188ae1~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=U07TnUDIyN3s81tD0yhfauC3kos%3D CPU,仍然是六核架构,包括两个高性能核心和四个节能核心,只是微架构优化。

至于GPU,核心数量从5个增加到6个,数量增加了20%。

92aa708623684d018dd61c8db351c4d0~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=T1H3K5uqOQLReWSC6yayDtTFoyo%3D 根据海外媒体Anandtech前期整理的一份台积电工艺对比表,在相同功耗下,3nm可以比5nm实现15%到20%的性能提升,并且可以降低30%的功耗。频率相同。

也就是说,理论上,A17 Pro的大核CPU性能应该能提升高达20%左右的性能。

c4ff941988fa44caaff817e401a0a0b8~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=GIPMnFkoYc6EdQDjPkbyLTbnsQ0%3D 然而,A17 Pro 的CPU 在最快速度下仅提升了10%,GPU 在最好速度下也仅提升了20%。

请注意,这仅在最佳和最快的条件下发生。

只有添加一个核心才能显着改善这一点;删除该核心根本没有任何区别。

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苹果台积电谁坑谁

那么这是苹果设计问题还是台积电制造问题?

说到设计,老实说:苹果是世界领先的芯片设计公司。

250e3a9a9fe84b05a5903a990086b1b8~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=QYvmJbWy%2Fh2vR7PE%2BMjZnvwJFUc%3D 苹果的A系列处理器在性能方面固然是有能力的,但随着技术逐渐接近其物理极限,想要实现与以前相同的性能提升速度就变得困难了。

所以我们可以看到,苹果处理器的性能近年来并没有明显的提升。例如,A15性能提升7%,A16性能提升10%。

此外,提高芯片性能通常会增加功耗。对于移动设备来说,电池寿命是一个重要的考虑因素。

cd9fb809c9ef4ecbbb6c508bd140ce9a~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=DMiCOkNX8cCqGzrwuRkjHTxiLWc%3D 因此,Apple 可能会做出某些设计权衡以确保良好的电池寿命,但这可能不会带来预期的性能改进。

在制造方面,台积电在芯片制造方面处于领先地位,但3nm工艺的性能提升非常有限。

有传言称,台积电将把FINFET工艺强行转入3纳米工艺,以降低3纳米工艺的开发难度,从而使晶圆上的芯片良率在70%到80%之间。

19a3ee45dff445fe9155abe352f8d150~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=0vLqIKdHgbR4cCEKTICDfQUPQy0%3D 要知道,台积电之所以在业界享有盛誉,是因为它可以生产良率高达99%的晶圆。如今,这样的收益率显然是不可接受的。

从这一点来看,3纳米技术的发展确实非常困难。

此外,台积电3nm芯片中使用的N3是一种昂贵的技术,因此3nm晶圆的售价据报道超过20,000美元,比5nm的16,000美元贵25%。

aeee2da4058b415da5a8eca9a880caa7~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=HtQo%2FFr9EyOpHWyLJhkWXlKk8wI%3D 目前只有苹果能接触到3nm,后者垄断了台积电目前的全部N3产能。

因此,A17 Pro性能不高的原因可以归结为两个因素。

不仅苹果在芯片设计方面慢慢接近天花板,也说明台积电3nm工艺的性能提升相当有限。

结尾

至于其他芯片厂商,会效仿苹果开发3nm芯片吗?

这是一个很大的问号。就性价比而言,成本高出25%,但性能仅好10%。

e73e46a1b3b04d62ab4a633adc4769bc~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1723497486&x-signature=BVN869MLG4OyEr2%2FS%2FKw%2BW1ntUQ%3D投入太大,回报太小,最好不要跟风。

这就像多花25%的钱,却只得到10%的好处。这显然不是一件好事吗?

于是就有消息称,高通计划采用台积电改进的4纳米工艺N4P来生产骁龙8G3。

不过,无论怎样,苹果此次发布的全球首款3nm芯片,还是让人相当失望。

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