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14nm和7nm的芯片用什么区别?

电脑版   2020-11-26 06:54  

14nm和7nm的芯片用什么区别?:7nm是目前最主流的芯片制程工艺,4G中高端处理器以及全部5G处理器均采用的是7nm工艺;而14nm制程的芯片目前主流手:-7nm,14nm,芯

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7nm是目前最主流的芯片制程工艺,4G中高端处理器以及全部5G处理器均采用的是7nm工艺;而14nm制程的芯片目前主流手机已经弃用,最近一款采用14nm芯片的手机为三星A20s——属于性价比颇低的“智商机”!

现在入门级处理器往往是12nm制程的芯片,山寨机处理器往往是16nm制程的芯片(代表作MTK6763与6763T)。


14nm与7nm芯片的区别

如果从制程工艺的发展历程来看,14nm与16nm/12nm同属于一代,再往后的一代是10nm工艺,然后才是目前的7nm工艺(下半年就是更新一代的5nm制程工艺)。也就是说14nm与7nm之间隔着至少两代差距

制程影响最大的就是功耗问题——在相同的性能下,一款芯片制程工艺越先进,单位面积下所容纳的晶体管就越多,同时供电电压就越低,从而功耗就越低

4G旗舰芯片性能强悍(性能越强,自然功耗更高),使用7nm制程工艺减少发热非常有必要;而5G芯片因为5G本身的功耗更高,所以在保证性能的前提下,7nm以及更先进的制程工艺也是不可或缺的!所以目前即使是中端5G芯片也是7nm制程工艺,代表作为天玑800和骁龙765G……



总结

对于4G中低端芯片来说,14nm芯片即使跑分在10万分以下,但依旧能完全满足日用,毕竟山寨机16nm的联发科处理器都可以低画质打王者了……但是对于5G芯片来说,14nm是完全满足不了的。麒麟710A从12nm退回14nm,为了降低功耗,将主频由2.2GHz降低到2.0GHz,如果再加入5G模块,主频可能要降至1.6GHz了……(比如28nm的骁龙430,主频1.4GHz)



不过,我们也注意到,中芯国际的12nm工艺已经进入试产阶段,虽然依旧不强,但是12nm总要好过已经淘汰的14nm了……国家也为中芯国际注资近百亿人民币,相信我国半导体行业终能迎头赶上!

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14nm工艺和7nm工艺制造的芯片在设计、总会体验、成本等方面存在区别。对于普通消费者来说,如果是PC芯片,使用区别不大,但是如果是手机芯片,使用会存在很大的影响。

1.用户体验存在区别

目前的7nm芯片使用了最新的A77架构,在如此先进工艺制造的芯片依然存在发热问题。如果相同的架构使用14nm工艺制造,用户使用会存在严重的发热问题,同时耗电量明显增加,续航能力明显下降,用户体验下降。

2.芯片的制造成本存在区别

目前国内中芯刚刚成功稳定代工生产出麒麟710A处理器,这是一个重大的时刻。而国际上已经稳定制造出7nm芯片,同时已经稳定下来。我们自己制造的芯片虽然工艺落后一点,但是实际成本会更高,消费者需要承担更高的资金去购买工艺落后的电子产品。

3.国家芯片发展受到限制

芯片制造工艺变成14nm,虽然只是工艺的变化。但是对于整个国家来看,这是美国对国产芯片制造技术的打压,企图限制我国芯片技术的发展,维护美国的利息。这个时候,我们需要支持国产产品,让自己的产品慢慢变得更好。

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14nm就是公交车,7nm是高铁,5nm就是飞机!

【芯片中,到底是14nm工艺和7nm工艺有什么区别?为何华为必须要用7nm工艺】

现在手机厂商会给大家一个讯号:处理器工艺制程越好,那么这款处理器就越优秀。于是,我们似乎都认可了这种说法,只要手机的处理器工艺制程越小,手机的性能就越突出,功耗就越低。事实上,并非完全如此,这里还看CPU以及GPU,包括全部的设计,能否让手机的芯片的功耗真的保持在这种优势下。

芯片的工艺制程是什么?

在芯片的晶体管结构中,计算机是0和1为单位进行运算,当电流从 Source(源极)流入 Drain(漏级),其中的,Gate(栅极)相当于闸门,主要负责控制两端源极和漏级的通断,而我们俗称的nm值,指的是Gate的最小宽度,如它的大小决定了芯片中电流通过时候的不同损耗。

数值越大,自然所耗费的时间,发热,功耗等就越高。而我们一直提到的14nm工艺和7nm工艺,实际上就是栅级的宽窄,决定了我们的门的大小。

那么,14nm和7nm的差异有多少呢?

1.数量方面的变化。14nm工艺制程中晶体管的数量会小于7nm工艺的晶体管数量。晶体管越多,性能越快,晶体管体积小,集成度高,数量越多,主频越快。

2.Gate门越小,自然功耗越小,因为电流经过的时间越小,自然速度越快。

3.我们必须要知道14nm工艺制程远比7nm工艺制程要简单的多,7nm工艺更复杂一些。

我们必须要知道要有更多的性能,让处理器的能力有更好的提升,自然需要多方面进行提升,这里就包括了CPU等各方面的提升,因此为了能够满足它们各方面的提升,工艺制程自然需要提提升。

为了更好的说说7nm和14nm的差异,我们就比较处理器骁龙660和骁龙865处理器的安兔兔跑分差异:骁龙865跑分59万分左右;而骁龙660跑分为14万分左右,可以看到差异了。

你就可以知道了,为何我们说华为必须使用7nm工艺了,能够在使用高性能CPU和GPU等时,能够保证处理器的均衡性!

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主要有如下几个区别:

芯片的制程工艺越小,其能耗就越小,具体反馈到手机上就是用7nm的芯片,手机可能一天一充电,14nm则需要半天充一次电,当然还会减少内部发热的情况,我们看到有些手机用久了会发热,就是制程工艺上的问题;



芯片的制程工艺越小,则单一芯片的面积越小,同一块晶圆可以切割出更多的芯片,显著降低芯片的成本,比如一块晶圆可以切割出10000片14nm芯片,那么则可以切割20000片7nm芯片;



芯片的制程工艺越小,同等面积的芯片中可以植入更多的晶体管,可以显著提高算法性能;同等面积的芯片中,7nm的可以两倍的晶体管,算力提升明显;



芯片的制程工艺越小,在满足同等性能下,所需的芯片面积越小,则手机中可用空间更大,有利于植入更多的其它零件才实现更多的功能;用7nm的工艺,可有更多剩余空间去实现手机的其它新增功能。

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半导体工艺都属数字越小越先进,7nm相比14nm由于晶体管尺寸的减小,晶体管自身的寄生电容会更小。更小的寄生电容意味着更高的工作频率以及更低的功耗,同时还可以在单位面积中塞进更多的晶体管来增强性能,所以说芯片设计都在不断追求更先进的制造工艺,从而达到更强的效能。

从芯片成本上来说,因为目前代工厂大都是使用的300毫米晶圆,如果使用的7nm工艺,那么同一片晶圆可切割的芯片可以更多(成本更低),良品率也会更有保障,而如果使用14nm工艺达到相同的性能水平的话,那么这颗芯片面积就会更大,每块晶圆能切割出来的芯片就少了许多,对于厂商来说成本也就增加了。

当然,不管半导体工艺发展到哪个地步,设计出来的芯片都是可以满足日常使用需求的,比如说麒麟990用14nm工艺也完全能做出来,只是芯片的面积、发热和成本都将会更高,而采用7nm euv技术之后,不仅性能可以同步提升,功耗够低,而且还能把5G基带集成到一颗芯片里,这就是先进工艺带来的好处。

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14nm和7nm的芯片用什么区别?

先给出概括性结论:7nm工艺制程的芯片相比于14nm工艺制程,支持的功能更复杂,单位晶体管密度更高,单位面积功耗更低。



在追求先进工艺的芯片类别,手机处理器一直是当仁不让的时代弄潮儿。现在主流的已经量产的高端处理器芯片,基本上都是使用的最先进的可量产工艺,7nm,例如麒麟990 5G。

那为什么手机处理器芯片一直追着工艺不放?

因为消费者需求真的是提升的很快,处理器的频率越来越高,拍照的功能越来越好,还要支持5G网络等等。

以拍照为例,现在为了提升拍照效果,各个手机厂家除了在镜头方面大做文章之外,AI拍照变得越来越普遍,隐藏在AI拍照后面的是对算力提升的直接需要。这些体现在芯片上面,就是功能越来越复杂,但是wafer面积是一定的,那就只有提升单元面积上面的晶体管密度。


为了让大家有工艺提升带来的收益,有一个直观的数字概念,我给大家举一个台积电7nm工艺和5nm工艺在晶体管密度方面的提升。

台积电初代7nm的晶体管密度是9120万个,5nm的晶体管密度是1.713亿个,增长达到88%。除此之外,性能提升达到15%-30%,这两个数字是不是已经深深地震撼了你。



小结

工艺制程越先进,带来面积、功耗等方面的收益是非常直接切明显的,这也就是当初为什么台积电、三星、intel持续多年投巨资研发先进制程的直接原因。但是制程越先进,研发投入,流片费用就越惊人,所以如果想使用先进的制程,必须对出货量,以及利润率有足够的信心,不然对芯片设计公司来讲,真的是得不偿失了。

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芯片由四个环节构成

芯片的组成部分别是芯片设计、晶圆生产、芯片封装和芯片测试,封装与测试一般同属在一个环节,通常我们说的芯片,就是通过设计、生产和封测三个环节,然后交由晶圆生产企业来生产。

晶圆企业要建立生产线,这部分资金投入很大,十亿、百亿都有可能是皮毛,且需要在工艺方面进行研发,才能按照设计代工出芯片产品,如果设计出了7NM的芯片,但是代工技术达不到,还是生产产不了,故而我们看到华为有自己的7NM芯片,但中芯国际还不能代工生产,没办法就只能交给台积电来代工生产。

中芯在去年已经成功开始量产14NM芯片,7NM芯片还在在加速研发,问题是7NM以上的工艺用DUV光刻机就可以生产,而7NM以下的工艺需要用引入极紫外光(EUV)的光刻技术。

目前全球只有荷兰的ASML公司能生产EUV光刻机,中芯国际在2018年就从ASML订购了一台EUV,由于美国从中作耿,以及各种原因现在都还没有交货。

为什么非要开发7NM,甚至5NM和更小的芯片,两者有什么差别?

14NM和7NM芯片,是从芯片的制造工艺方面来定义的,二者之间,肯定是7NM技术制造出来的芯片性能更优越,在相同的面积中所集成的晶体管越多,芯片的整体性能就会越高。

以电脑处理器为例,用7NM技术制造的CPU肯定比14NM技术的CPU在晶体管数量方面、处理速度方面,以及最重要的功耗方面和温升方面会高出一个量级。

因此,用7NM制程制造的芯片在很多方面超过14NM制造的芯片,使得各种性能得到提升,让使用芯片的设备性能得到整体提升。

不过,如果仅从实用角度来说,可能两者的差别并不太明显,但是在科技领域,本身就需要不断研发,不断创新,突破过去的极限,才得以让技术进步。

可能现在我们从经济角度的价值看,没有必要去研发和使用7NM的技术,但是在多年以后,有可能到时7NM的芯片如同我们现在看百年前的工业机器一样。

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芯片中14纳米与7纳米,指的是芯片的制程。大家知道芯片是由晶体管组成的,制程越小,那么在同样面积的芯片里,晶体管就越多,相对应的性能就越强了。以华为麒麟980及华为麒麟970为例,麒麟980是7nm工艺的芯片,麒麟970是10nm工艺的芯片。麒麟980为69亿个晶体管,麒麟970为55亿个晶体管,提升了25.5%左右。在同样大小的一块芯片里,7nm工艺的芯片显然可以比10nm的工艺搭载更多的东西,更别说是14nm的了,所以现实中越小的制程,技术越先进,相应的性能越高。

14nm与7nm之间的距离还是非常之大的,中间还间隔着12nm与10nm技术,要说他们的差距呢?我们以华为的两款手机为例,在2019年中芯国际宣布三季度14nm芯片实现量产后,华为荣耀发布的千元机Play 4T产品中,搭载了自研芯片麒麟 710A 处理器,这款低端处理器就采用了中芯国际的 14nm 工艺代工。目前华为最为先进的mate30搭载的芯片则为7nm工艺,由台积电代工,两者的差距,你买下两部手机试用一下就知道了。

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其实手机真没必要这么拼命追求制程,我的mate 9用了三年了,好得很,一点问题都没有,所以我到现在都没换。内存大一点、电池好一点,一般用用足够了

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1、其实最大的性能区别,在于中杆的外径上。纳米7属于比较传统的中杆,大概是7mm的外径,7纳米工艺芯片比14纳米工艺芯片省电。

2、展望未来,随着5G和人工智能技术的发展,5G智能终端、虚拟现实、可穿戴设备、区块链、人工智能等产品的成熟应用,将对芯片性能、能耗和计算能力提出更高的要求。为了抓住市场机遇,芯片制造商迫不及待地推出了自己的7纳米芯片或处理器。

3、另一方面,芯片制程的发展也给传统市场带来了革命性的颠覆。

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