【深度】5nm翻车记：高通、苹果、华为遭遇先进制程尴尬

前言:

从2020年下半年开始，苹果、华为、高通、三星相继推出旗舰级5nm移动处理器，不过从这几款5nm芯片的实际表现来看，5nm芯片似乎遭遇了集体「翻车」。

作者 | 方文

苹果:A14因电量率先翻车

据外媒9to5Mac报道，部分iPhone 12用户在使用手机时遇到了高耗电问题，待机一夜电量下降20%至40%，无论是在白天还是晚上，无论有没有开启更多的后台程序，结果依旧如此。

原因就出在了GPU上面，官方PPT中号称GPU提升30%的效果，但根据亲测数据，A14的能效对比A13是在开倒车，6项测试当中，有两项小幅度提升，其余四项都是A14不如A13。

此外，苹果A系列处理器向来都有发热降频的现象，加上苹果手机的散热能力又差，所以在高负荷运作下，A14的性能缩水会更大。

正是因为如此，A14的综合表现才不尽人意，功耗提升，能效降低，所以才感受不到它和A13之间有什么性能差距，故而被人调侃成翻车，这也怨不得谁。

高通:骁龙888功耗超高/870火速救场

有人将此归结于骁龙888的代工厂三星的5nm工艺制程的不成熟，由此以来三星自己的两款5nm芯片也面临「翻车」风险。

多核功耗方面，最低的依然是骁龙865，为5．9瓦，其次是骁龙855的6．1瓦，骁龙888依然落在最后，功耗高达7．8瓦，是骁龙865的1．32倍。

之前经过多家机构测试表明，搭载骁龙888芯片的小米11表现也并不尽如人意，同样也是功耗与能效比表现差劲的情况。

而在骁龙888不尽如预期的情况下，骁龙紧急发布了最新骁龙870，与骁龙865865plus相比，高通骁龙870的CPU部分与865相同，都是Kryo 585 CPU设计架构，也就是ARM公版架构的高通魔改版。

具体的参数为1颗A77大核+3颗A77中核+4颗A55小核，其中A77大核的主频高达3．2GHz，远高于高通骁龙865的2．84GHz，也就是超频版而已。

联发科:天玑1200不走5nm翻车老路

顶着5nm芯片翻车的舆论，联发科在1月20号发布了自家的新款处理器天玑1200。天玑1200没有使用5nm工艺，而是采用的6nm工艺，同时也没有采用x1超大核。

或许是看到了高通骁龙888以及麒麟9000等芯片的翻车，所以联发科这次并没有选择5nm，而是采用了较为成熟的6nm技术方案。

所以很显然，联发科1200这次在市场中会有更大的成功机会。一方面是因为成本低，价格便宜，另一方面则是因为该款芯片的功耗与性能或许会达到一个不错的平衡值，实际体验比高通骁龙888更加优秀。

但芯片市场总是在不断地变化，谁也不能保证联发科的计划能顺利进行，这或许是高通和华为的机会。

华为:麒麟9000功耗峰值没控制住

华为Mate 40系列搭载了5nm制程工艺的麒麟9000 5G芯片。

据华为消费者业务CEO余承东介绍，麒麟9000芯片集成了153亿个晶体管，比苹果A14多30%。

华为的麒麟 9000，其翻车点和苹果A14的如出一辙，都出现在GPU方面，其满载功耗只有5．96W，相比较上一代995有所提升。

但GPU方面，麒麟9000直接将Mail GPU允许的最高24核心规则堆满了，核心数增多，也就意味着它的功耗下不来。

麒麟9000的峰值功耗竟然达到了11．1W，这个数据快赶上笔记本的功耗数据了，所以即使CPU的功耗提升了，奈何又被GPU的性能拉下水，摆脱不了翻车的命运。

5nm芯片翻车原因探究

芯片的功能分为两部分，一部分是各逻辑单元运算产生的功耗，叫做动态功能，而漏电现象在晶体管中，也称之为静态功耗。

静态功耗其实在先进工艺芯片（14nm及以下工艺）中，占总功耗的50%以上。

而5nm芯片最大的卖点就是:单位面积的晶体管数量又创新高，晶体管间的间距更小，隐患则是功耗更高。

并且越是先进的工艺，由于沟道长度越短，那么漏电现象越严重，不管是英特尔，还是三星、台积电，其实都无法解决这个问题。

而研究表明，GAAFET技术，也就是环绕栅极晶体管的表现会比鳍式场效应晶体管(FinFET)更好，因为GAAFET的阈值电压低很多。

本来到5nm时，应该要抛弃掉FinFET晶体管，转向GAAFET的，这样静态功耗会低很多，但台积电、三星为了稳妥，不敢贸然更换技术，然后导致5nm芯片翻车了。

但实际情况往往复杂得多，为提升芯片整体性能，有人增加核心，有人设计更复杂的电路，随之而来的是更多的路径刺激功耗增长，又需要新的方法来平衡功耗。

不成熟的设计与制造都会影响性能与功耗的最大化折中，当然也不排除芯片设计厂商为追求性能更好的芯片，而不愿花大力气降低功耗的情况。

5nm芯片翻车后厂商涛声依旧

A14和麒麟9000都是由台积电代工的，888处理器是由三星独家代工，高频翻车是5nm的通病，可是如果低频也翻车了，可能就真的是工艺的问题了。

但不管你认为不认为5nm芯片有没有翻车，现实情况是两大能够生产5nm芯片的代工厂商，产能都挤爆了，根本就没空理会大家关于工艺的问题，厂商们在排队抢5nm产能。

而且像高通、华为、苹果、三星等推出5nm芯片的厂商，也没空理会大家关于5nm翻车的问题，只愁5nm芯片太少了，代工厂们生产不过来，自己芯片不够用，能够更多一点就好。

按照台积电最新的报表，2020年4季度，5nm工艺已经占营收的20%了，而到2021年，5nm芯片将成为台积电最大的摇钱树，贡献的收入比例将会最大。

台积电与三星在3nm上需权衡利弊

在台积电宣布3nm工艺制程的时候，三星紧急表示会跟上台积电的步子，我们也有3nm芯片，尽管如此，台积电3nm订单接满的时候，三星依旧没有得到一个订单。

三星与台积电的差距是多大没有人清楚，但是落后了台积电一年左右的5nm工艺，竟然马上就跟上了台积电3nm的工艺制程，要知道，制造工艺可是一步步脚踏实地完成的。

另一方面，不管台积电和三星的工艺制程有多么先进，他们经手的5nm芯片全部翻车，依旧有不可推卸的责任。

台积电和三星担心的是，这场芯片危机怎么度过，到了3nm的时候该这么办。

对于台积电和三星来说，他们可以用ASML最新的NA EUV 光刻机，依靠自己手的3nm工艺制程去生产5nm芯片，隔代生产，或许才是最好的选择。

结尾:

高通骁龙888采用的是三星5nm技术，Kirin 9000和苹果A14则采用的是台积电5nm技术，诸多不如意，都是因为5nm工艺制程尚未完全成熟就被提前应用了。

从7nm到5nm，谁先掌握了成熟的5nm技术，谁在这个市场就有说话权，所以无论是三星，还是台积电，它们都会积极推出5nm工艺制程的芯片，哪怕良率更低，成本更高，风险更大，都需要拿下这个制高点。

内容来源：OFweek维科号-作者：AI芯天下

The end

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