5nm芯片集體“翻車”？2021集成電路行業5nm新消息解讀

　　據雷鋒網分析，最早商用的5nm芯片是去年10月份iPhone12系列手機搭載的A14仿生芯片，這款芯片晶體管達到118億個，比A13多出近40%，且6核CPU和4核GPU使其CPU性能提升40%，圖形性能提升30%，功耗降低30%。

　　緊接著華為發布麒麟9000，集成153億個晶體管，8核CPU、24核GPU和NPU AI處理器，官方稱其CPU性能提升25% ，GPU提升50%。

　　到了十二月份，高通和三星又相繼發布了由三星代工的驍龍888和Exynos 1080，同樣聲稱性能有較大提升，功耗下降。

　　最先被爆出疑似“翻車”的是A14。

　　據外媒9to5Mac報道，部分iPhone 12用戶在使用手機時遇到了高耗電問題，待機一夜電量下降20%至40%，無論是在白天還是晚上，無論有沒有開啟更多的后臺程序，結果依舊如此。

　　最廣為用戶詬病的還屬驍龍888。

　　在首批使用者的測試中，不少數碼評測博主都指出首發驍龍888的小米11性能提升有限，功耗直接上升。有人將此歸結于驍龍888的代工廠三星的5nm工藝制程的不成熟，由此以來三星自己的兩款5nm芯片也面臨“翻車”風險。

　　如果按照摩爾定律，芯片的晶體管數量每隔18個月翻一番，性能也將提升一倍，但晶體管的微縮越來越難，如今在從7nm到5nm的推進中，手機芯片的表現似乎并不盡人意，不僅在性能提升方面受限，功耗也“翻車”，面臨先進制程性價比上的尷尬。

　　為何5nm芯片頻頻翻車？當芯片工藝制程越先進時，性能與功耗究竟如何變化？

　　集成電路的功耗可以分為動態功耗和靜態功耗。

　　動態功耗通俗易懂，指的是電路狀態變化時產生的功耗，計算方法與普通電路類似，依據物理公式P=UI，動態功耗受到電壓和電流的影響。

　　靜態功耗即每個MOS管泄露電流產生的功耗，盡管每個MOS管產生的漏電流很小，但由于一顆芯片往往集成上億甚至上百億的晶體管，從而導致芯片整體的靜態功耗較大。

　　在芯片工藝制程發展過程中，當工藝制程還不太先進時，動態功耗占比大，業界通過放棄最初的5V固定電壓的設計模式，采用等比降壓減慢功耗的增長速度。

　　不過，電壓減小同樣意味著晶體管的開關會變慢，部分更加注重性能的廠商，即便是采用更先進的工藝也依然保持5V供電電壓，最終導致功耗增大。