TechInsights：關于納米的謊言
加入技術交流群
許多人偶爾會謊報自己的年齡或體重，但若公司出現(xiàn)了謊報行為，則可視為虛假廣告或至少構成了品牌稀釋。最近的半導體市場就出現(xiàn)了這種情況，當時，兩家領先的代工廠都放任客戶聲稱他們采用了4納米工藝，而實際使用的卻仍是5納米技術。這種情況讓雙方均形象受損，尤其是代工廠。而這背后，也意味著晶體管發(fā)展的緩慢。
這個問題最初始于三星。在與臺積電下一個節(jié)點的長期競爭中，三星在交付5納米芯片的一年后宣布將于2021年底交付生產(chǎn)4納米芯片。如圖1所示，臺積電計劃在5納米和4納米節(jié)點之間用兩年時間，在2022年第2季度交付后者。為避免給三星耀武揚威的機會，臺積電決定將其N4節(jié)點的進度“拉快”兩個季度，以恰巧趕上競爭對手（參見MPR，“認為3納米芯片值得等待的人數(shù)減少”）。首個（也是迄今為止唯一一個）使用N4的芯片是聯(lián)發(fā)科的天璣9000。
圖1：經(jīng)修訂的鑄造工藝路線圖。臺積電聲稱已交付了2021年末生產(chǎn)的4納米節(jié)點目標，只是當時誤標為5納米技術而已。
臺積電可以突然從其通常嚴格而耗時的生產(chǎn)認證周期中足足擠出六個月的時間，對于這一點，我們本就應該感到懷疑。但是，當TechInsights分析天璣9000并發(fā)現(xiàn)關鍵工藝尺寸與臺積電早期N5產(chǎn)品完全相同時，情況就不妙了（參見MPR，“Plus尺寸現(xiàn)可提供尺寸9000”）。該代工廠聲稱的4納米產(chǎn)品是虛假的，正如聯(lián)發(fā)科技聲稱擁有4納米處理器一樣。
與此同時，在一個“遙遠的星系”……
與此同時，三星的智能手機部門正準備推出Galaxy S22，并注意到該公司自有的Exynos 2200采用4納米技術制造，但高通的驍龍8 Gen 1（出現(xiàn)在一些S22型號內）采用5納米技術制造。為避免客戶對一種處理器（較于另一種處理器）的渴望，兩家公司決定將8 Gen 1作為4納米部件推出。因為三星生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品，所以它創(chuàng)造了一種稱為4LPX的新工藝，像N4一樣，只為一種產(chǎn)品服務。在分析了驍龍芯片后，TechInsights發(fā)現(xiàn)4LPX在物理上與5LPE沒有什么不同。
諷刺的是，唯一使用真正4納米技術的產(chǎn)品比假冒的4納米產(chǎn)品表現(xiàn)更差。三星在將其4LPE工藝投入生產(chǎn)方面過于冒進，導致Exynos 2200高缺陷率和低能效——特別是在其新的圖形引擎中（參見MPR， “Exynos 2200 首次搭載 AMD GPU”）。由于Exynos芯片供應有限，該手機制造商在大多數(shù)Galaxy S22型號中安裝了驍龍?zhí)幚砥鳌?/p>
這些生產(chǎn)困境進一步促使高通放棄，轉而針對臺積電更新版的N4P創(chuàng)造了一種新版本的旗艦處理器，稱為驍龍8+ Gen 1，我們認為這才是真正的4納米技術。新版驍龍是首個公開的N4P產(chǎn)品，不過我們預計蘋果的A16也會使用N4P。這兩種芯片都已經(jīng)投產(chǎn)，并將在9月份左右應用于手機。
臺積電通常會給蘋果一到兩個季度的獨家使用權來使用其最新的制造技術?？吹礁咄ǔ霈F(xiàn)在首批客戶名單上令人驚訝，尤其是考慮到其基于驍龍的智能手機與蘋果的iPhones直接全面競爭。臺積電顯然愿意打破蘋果的獨家地位，以便從三星手里奪取一項主要設計。（高通在許多其他產(chǎn)品上使用臺積電，但過去幾款旗艦處理器都是基于三星產(chǎn)品制造的。）
真相很難面對
為什么代工廠突然虛報其晶體管進展情況？這比承認進展疲軟要容易得多。假冒的4納米工藝和“真正”4納米工藝之間的區(qū)別僅僅在于5%的光學收縮（10%的面積縮減）。即使是這小小的進步也打破了三星的產(chǎn)量模型，臺積電花了兩年時間才完成。兩家代工廠預計明年將實現(xiàn)3納米量產(chǎn)，而盡管他們在4納米工藝方面奮力掙扎，卻未能激發(fā)多少信心。
考慮到節(jié)點之間的間隔時間較長，代工廠可能會在等待下一個節(jié)點的同時提高速度、功率或產(chǎn)量（最終達到相同的效果）。例如，雖然4LPX與5LPE具有相同的尺寸，但前者可能會提供一些其他優(yōu)勢來證明其有資格獲得新名稱。但是在晶體管密度沒有任何提高的情況下，名稱應采用5LPX，以表明該工藝仍然屬于5nm節(jié)點的范疇。大多數(shù)人用5nm或4nm的簡寫來代替完整的工藝名稱，所以數(shù)字還是很重要的。
盡管偽造新節(jié)點可以讓代工廠擺脫短期困境，但這對他們來說是有害的。吹捧一個假冒的4納米里程碑并放任客戶大肆宣傳，會稀釋代工廠品牌的價值。如果4納米不是真正的4納米，那么節(jié)點名稱還有意義嗎？如果可以重新命名一個較舊的工藝，為什么要為4納米技術承擔額外的成本呢？
一段時間以來，代工廠沒有在節(jié)點數(shù)量和晶體管密度之間保持嚴格的相關性（參見MPR，“社論： 納米狂熱”）。但至少當他們在名稱中采用一個更小的納米數(shù)字時，就表明其已取得了一些密度方面的進步。公然將一個5納米工藝重新標記為4納米，則抹殺了節(jié)點編號的最后一絲意義。所以，當某個代工廠宣稱其已達到下一個新水平的時候，直到拆機確認前，請切勿輕信。同樣的道理也適用于那些吹噓自己實現(xiàn)新制造技術的芯片供應商。隨著摩爾定律磕磕絆絆走到盡頭，最后留給我們的唯有謊言、該死的謊言以及那些毫無意義的節(jié)點名。
評論