在5nm芯片這件事情上,高通、蘋果、華為這些巨頭們都被截胡了?
根據(jù)最新爆料,有接近臺積電的消息人士稱比特大陸的5nm礦機芯片已經(jīng)完成封裝,如果消息屬實,那么它就有可能成為全球第一款5nm芯片,哪怕是測試級的,依然會截胡蘋果或者華為的首發(fā)。
日前臺積電公布的信息顯示,將于明年上半年正式量產(chǎn)的5nm工藝良品率已達80%,進展順利,之前預計會是蘋果A14或者華為麒麟1020處理器首發(fā)。
5nm是臺積電的又一個重要工藝節(jié)點,分為N5、N5P兩個版本,前者相比于N7 7nm工藝性能提升15%、功耗降低30%,后者在前者基礎上繼續(xù)性能提升7%、功耗降低15%。
臺積電5nm將使用第五代FinFET晶體管技術,EUV極紫外光刻技術也擴展到10多個光刻層,整體晶體管密度提升84%——7nm是每平方毫米9627萬個晶體管,5nm就將是每平方毫米1.771億個晶體管。
從目前7nm挖礦成本2800刀來看,如果5nm或者6nm礦機投入量產(chǎn),挖礦綜合成本會逼近2500刀,而實際電費成本將會更低,明年隨著豐水期的到來,挖礦成本將會進一步降低。降低挖礦成本,是礦機廠商追求新工藝的最大驅(qū)動力。
比特大陸是全球第一大比特幣礦機芯片廠商,由于挖礦對能效要求提高,所以上馬新工藝優(yōu)勢明顯,比特幣火爆的2017年比特大陸還是臺積電的VIP客戶,一度比蘋果、海思都重要,重金購買了16nm及后來的7nm產(chǎn)能訂單。
礦機芯片用各種方式搶先首發(fā)也不是第一次了,臺積電去年量產(chǎn)7nm之前,第二大礦機芯片廠商嘉楠耘智就宣布首發(fā)了7nm礦機芯片,并在媒體上大肆宣傳。
之所以礦機芯片能夠搶先,主要還是因為礦機芯片是專用ASIC芯片,比CPU處理器簡單很多,做出來更容易一些。
ASIC是Application-Specific Integrated Circuit(應用型專用集成電路)的縮寫,是一種專用芯片,是為了某種特定的需求而專門定制的芯片的統(tǒng)稱。比如專用的音頻、視頻處理器,同時目前很多專用的AI芯片也可以看作是ASIC的一種。
而我們常見的CPU、GPU屬于通用型芯片,除了滿足計算要求,為了更好地響應人機交互的應用,它要能處理復雜的條件和分支,以及任務之間的同步協(xié)調(diào),甚至是深度學習等功能。所以在設計上,這類通用型芯片在難度上要比直接根據(jù)特定的算法的需要和特定領域進行定制的ASIC芯片要大得多。
有趣的是,就在傳出比特大陸搶了5nm首發(fā)的消息之后,受此消息影響,之前首發(fā)了7nm工藝的嘉楠耘智在美股的股價就出現(xiàn)了大幅下跌。
考慮到現(xiàn)在的比特幣市場行情,主要還是礦機廠商的營銷推廣需要,除非砸下真金白銀量產(chǎn),不然臺積電也不會優(yōu)先把產(chǎn)能給礦機芯片廠商,而蘋果、華為、高通這樣的大客戶才是長期合作的重量級伙伴。
之前的EEE IEDM大會上,臺積電官方披露了5nm工藝的最新進展,給出了大量確鑿數(shù)據(jù),看起來十分的歡欣鼓舞。
臺積電稱5nm工藝目前正處于風險試產(chǎn)階段,測試芯片的良品率平均已達80%,最高可超過90%,不過這些芯片都相對很簡單,如果放在復雜的移動和桌面芯片上,良品率還做不到這么高,但具體數(shù)據(jù)未公開。
具體來說,臺積電5nm工藝的測試芯片有兩種,一是256Mb SRAM,單元面積包括25000平方納米的高電流版本、21000平方納米的高密度版本,后者號稱是迄今最小的,總面積5.376平方毫米;二是綜合了SRAM、CPU/GPU邏輯單元、IO單元的,面積占比分別為30%、60%、10%,總面積估計大約17.92平方毫米。
按照這個面積計算,一塊300mm晶圓應該能生產(chǎn)出3252顆芯片,良品率80%,那么完好的芯片至少是2602個,缺陷率1.271個每平方厘米。
當然,現(xiàn)代高性能芯片面積都相當大,比如麒麟990 5G達到了113.31平方毫米。按照一顆芯片100平方毫米計算,1.271個每平方厘米的缺陷意味著良品率為32%,看著不高但對于風險試產(chǎn)階段的工藝來說還是完全合格的,足夠合作伙伴進行早期測試與評估。
另外,AMD Zen2架構(gòu)每顆芯片(八核心)的面積約為10.35×7.37=76.28平方毫米,對應良品率就是41%。
臺積電還公布了5nm工藝下CPU、GPU芯片的電壓、頻率對應關系,CPU通過測試的最低值是0.7V、1.5GHz,最高可以做到1.2V、3.25GHz,GPU則是最低0.65V、0.66GHz,最高1.2V、1.43GHz。當然這都是初步結(jié)果,后續(xù)肯定還會大大提升。
臺積電預計,5nm工藝將在2020年上半年投入大規(guī)模量產(chǎn),相關芯片產(chǎn)品將在2020年晚些時候陸續(xù)登場,蘋果A14、華為麒麟1000系列、AMD Zen4架構(gòu)四代銳龍都是妥妥的了,只是據(jù)說初期產(chǎn)能會被蘋果和華為基本吃光。