當然不是。
先來給大家科普一下「1nm是晶片終點」這個言論是怎麼來的。
大家應該都知道,一枚晶片內部其實就是由數十億甚至數百億顆「電晶體」構成的,而電晶體通俗來講就是一個又一個的電路開關(處理器之所以能夠處理信息其實就是由這些開關開實現的,機器碼中採用二進制的010101對應的就是這些開關的打開和關閉)。咱們所聽到的諸如5nm,7nm工藝,本質就是指這些電晶體中柵極的寬度(5nm工藝的電晶體柵級寬度就是5nm,7nm工藝就是7nm以此類推)。
那麼柵極的寬度越小,單位面積內所能容納下的電晶體數量也就越多,而電晶體數量是衡量處理器性能的一個核心指標,理論上來講電晶體越多,處理器的綜合性能也就越強,這一點應該很好理解,畢竟人多力量大嗎,晶片也是一個道理。
舉個例子,採用5nm工藝的麒麟9000的電晶體數量就達到了153億顆,而麒麟990隻有103億顆,所以麒麟9000的性能就要比麒麟990強很多,這就是電晶體數量提升所帶來的結果。
另外,柵級的寬度越小,柵級之間的電容也就越低,電容降低也就意味著晶片的功耗會降低。那麼也就意味著晶片設計公司可以在功耗不變的情況下提高處理器的時鐘頻率(也就是主頻)而主頻的提升可以大幅度提高處理器的單核性能。
所以處理器工藝的提升本質上就是一個提高電晶體排列密度以及降低功耗的過程。
在聊清楚了晶片工藝提升的本質,我們就來說一說「1nm工藝是晶片終點」這個說法的由來。
根據前文所說的知識我們可以知道,1nm的工藝,意味著電晶體中柵級的寬度只有1nm,而目前所有半導體晶片基本都是採用矽作為基礎材料,而矽最基礎的組成部分也就是矽原子的直徑為0.24納米。也就是說,在1nm的工藝下,電晶體中柵極的寬度只有四個半矽原子那麼大,非常非常薄。在這種情況下,矽元素組成的柵極的電阻會無限趨近於0,那麼既然都沒有電阻了,還怎麼起到阻攔電子的作用呢?所以就很容易出現電涌以及電子擊穿的問題(其實7nm工藝就已經很明顯了)從而影響晶片的實際應用。
所以,對於矽基單柵極晶片來說,別說1nm工藝了,2nm都是一個坎,3nm很有可能就是矽基晶片的終點了。這就是1nm工藝是晶片終點這個言論的由來。
但是大家要注意,這是結論針對的是矽基晶片。但是能夠做晶片的半導體材料並不只有矽這一種,矽不行了,我們還可以換新的半導體材料。譬如最新的就有二硫化鉬電晶體就是一個很好的選擇,因為二硫化鉬電晶體對於電子的控制能力要強於矽,就算是在1nm的工藝下也能夠起到阻斷電子的目的,很適合拿來做矽的替代品。其他的其實還有很多,譬如碳基晶片,目前同樣也很火熱,同樣也是矽的一種良好的替代品。
其次我們還可以在柵極數量這個方面做文章,如下圖所示,我們還可以往其他方向面疊加柵極,因為處理器性能本質上就是看柵極的多少,這個技術在業界被稱作gate-all-around fets立體柵極技術,三星和台積電已經都在用了。
最後還有一個最簡單的辦法那就是增加晶片的面積以及採用層疊的方式,這樣也能夠大大的增加電晶體的數量,從而提升晶片的性能,麒麟9000的板載面積就比麒麟990大不少,實在不行還可以外掛,大不了以後cpu,gpu以及基帶全都獨立出來,這樣就能減少功耗,蘋果a系列處理器不就是這麼乾的麼。
總之,1nm並不是晶片的終點,大家大可以放心了。
先來給大家科普一下「1nm是晶片終點」這個言論是怎麼來的。
大家應該都知道,一枚晶片內部其實就是由數十億甚至數百億顆「電晶體」構成的,而電晶體通俗來講就是一個又一個的電路開關(處理器之所以能夠處理信息其實就是由這些開關開實現的,機器碼中採用二進制的010101對應的就是這些開關的打開和關閉)。咱們所聽到的諸如5nm,7nm工藝,本質就是指這些電晶體中柵極的寬度(5nm工藝的電晶體柵級寬度就是5nm,7nm工藝就是7nm以此類推)。
那麼柵極的寬度越小,單位面積內所能容納下的電晶體數量也就越多,而電晶體數量是衡量處理器性能的一個核心指標,理論上來講電晶體越多,處理器的綜合性能也就越強,這一點應該很好理解,畢竟人多力量大嗎,晶片也是一個道理。
舉個例子,採用5nm工藝的麒麟9000的電晶體數量就達到了153億顆,而麒麟990隻有103億顆,所以麒麟9000的性能就要比麒麟990強很多,這就是電晶體數量提升所帶來的結果。
另外,柵級的寬度越小,柵級之間的電容也就越低,電容降低也就意味著晶片的功耗會降低。那麼也就意味著晶片設計公司可以在功耗不變的情況下提高處理器的時鐘頻率(也就是主頻)而主頻的提升可以大幅度提高處理器的單核性能。
所以處理器工藝的提升本質上就是一個提高電晶體排列密度以及降低功耗的過程。
在聊清楚了晶片工藝提升的本質,我們就來說一說「1nm工藝是晶片終點」這個說法的由來。
根據前文所說的知識我們可以知道,1nm的工藝,意味著電晶體中柵級的寬度只有1nm,而目前所有半導體晶片基本都是採用矽作為基礎材料,而矽最基礎的組成部分也就是矽原子的直徑為0.24納米。也就是說,在1nm的工藝下,電晶體中柵極的寬度只有四個半矽原子那麼大,非常非常薄。在這種情況下,矽元素組成的柵極的電阻會無限趨近於0,那麼既然都沒有電阻了,還怎麼起到阻攔電子的作用呢?所以就很容易出現電涌以及電子擊穿的問題(其實7nm工藝就已經很明顯了)從而影響晶片的實際應用。
所以,對於矽基單柵極晶片來說,別說1nm工藝了,2nm都是一個坎,3nm很有可能就是矽基晶片的終點了。這就是1nm工藝是晶片終點這個言論的由來。
但是大家要注意,這是結論針對的是矽基晶片。但是能夠做晶片的半導體材料並不只有矽這一種,矽不行了,我們還可以換新的半導體材料。譬如最新的就有二硫化鉬電晶體就是一個很好的選擇,因為二硫化鉬電晶體對於電子的控制能力要強於矽,就算是在1nm的工藝下也能夠起到阻斷電子的目的,很適合拿來做矽的替代品。其他的其實還有很多,譬如碳基晶片,目前同樣也很火熱,同樣也是矽的一種良好的替代品。
其次我們還可以在柵極數量這個方面做文章,如下圖所示,我們還可以往其他方向面疊加柵極,因為處理器性能本質上就是看柵極的多少,這個技術在業界被稱作gate-all-around fets立體柵極技術,三星和台積電已經都在用了。
最後還有一個最簡單的辦法那就是增加晶片的面積以及採用層疊的方式,這樣也能夠大大的增加電晶體的數量,從而提升晶片的性能,麒麟9000的板載面積就比麒麟990大不少,實在不行還可以外掛,大不了以後cpu,gpu以及基帶全都獨立出來,這樣就能減少功耗,蘋果a系列處理器不就是這麼乾的麼。
總之,1nm並不是晶片的終點,大家大可以放心了。