为何现在的手机芯片已经进入7nm时代，而pc芯片却大多还在10nm甚至14nm上？ 第1页

7nm的发热小得多。

台式机对这个不敏感。但是笔记本和手机就很敏感了。

如果你想要看一句话答案，那就是：台积电和三星的 7nm 标注是注水的，和 Intel 的 10nm 是同一代技术。如果你想要知道为什么，还请继续往下看。

如果大家有兴趣，我还可以聊聊 Intel 10nm 的现状，以及为什么现在台式机 Intel 不用 10nm 造，还有就是未来几年 CPU 发展的展望。

什么是芯片的制程？

在当代生活里，芯片无处不在，这些或大或小的芯片操控着我们工业生活的方方面面。

不同的芯片对于制造工艺有着不同的需求，有些芯片功耗比较低，对性能的需求也低，有的芯片则更需要高性能，而不太介意功耗大一点。

用于制造芯片的半导体工艺可以用三大指标来评价，这三大指标分别是“密度”，“功耗”以及“性能”。

其中，在传统上，我们一般把密度作为衡量半导体制造技术的标准，制造工艺越先进，就能造更小的晶体管，同样面积的集成电路里就能够集成更多的晶体管。

为什么晶体管尺寸这么重要呢？因为晶体管尺寸的缩小理论上也能同步带动功耗控制和性能的提升。晶体管的尺寸越小，速度就越快，因此整块芯片的性能也会越高，同时，单个晶体管功耗也会降低。

在历史上的很长一段时间里，先进工艺可以同时提供密度，功耗，和性能的提升。

在那段美好的时光里，制程工艺是根据芯片的栅极长度命名，某一个制造工艺的节点（Node）就能制造对应长度的栅极长度（Gate Length）和半间距（Half-Pitch）的芯片。比如说 350nm 的制程，制造出来的 Half Pitch 和 Gate Length 都是 350nm。

不过，我们生活的世界并不理想，这种美好的时代在 1997 年就结束了。

但是自从 1997 年开始，制造工艺的节点（Node）就开始与栅极长度（Gate Length）和半间距（Half-Pitch）不相匹配了。

比如说 1997 年引入的 250nm 技术，其 Half Pitch 是 250nm 但是 Gate Length 缩短到了 200nm，类似的，后期发展的技术更加放飞自我，比如 2009 年的 32nm 技术，其 Half Pitch 为 52nm，Gate Length 为 29nm。

1997 年后，节点（Node）的命名已经和 Half Pitch/Gate Length 脱钩。

密度，功耗，性能与制程进步脱钩

半导体行业一般把密度提升一倍作为一代工艺的衡量标准，为了在同样的面积里塞入两倍的晶体管，这就意味着晶体管的面积应该缩小到原来的一半，换言之，晶体管的一边应该缩小到原来的 0.7x。这也就是为什么半导体工艺的正代工艺是从 130nm，90nm，65nm，45nm，32nm，22nm 这样子演进。

尽管 1997 年后，节点命名与栅极长度/半间距脱勾了，但是总体来说代数的命名还是和技术的发展成正相关的，新工艺不仅能带来密度提升，性能和功耗也能同步上去。

但这样的好日子也不长，大概在 2004-2005 年的时候，也就是 90nm 向 65nm 迈进的时候，我们发现，密度的提升已经不足以带来功耗和性能的进步，反而会因为漏电导致副作用。

所以，新的工艺不仅要提升密度，还需要引入额外的技术来减轻这些副作用。

FinFET 时代，注水命名开始

总体来说，直到 22nm 为止，虽然节点的命名和 Half Pitch/Gate Length 已经彻底无关，但大家在命名上还是相对克制，只要实现了对应的技术提升，命名上还是根据等效的代数来命名。

但我们也说到，为了抑制密度提高带来的副作用，厂商们需要引入额外的技术来改善，这就导致同一个密度的工艺下会有好几个子代的技术。

比如说在 28nm 这个节点上，台积电就有 28LP（SION 面向低成本），和 28HPL（HKMG 低漏电），28HP（HKMG 高性能），28HPM（HKMG 面向移动优化的高性能）好几个版本的技术，这些技术虽然都属于 28nm 制造节点，但其面向的市场和性能、功耗表现是完全不同的。

那市场营销部门就很头痛了啊，这些东西都叫 28nm，指望消费者去理解这么多子类也不现实，所以就要祭出命名大法，做一个很厉害的名字出来。

在 25nm 以下的节点，传统的平面场效应管已经无法继续缩小尺寸，为了继续提升，我们需要把场效应管立体化，这就是 FinFET（鳍片式场效应晶体管）技术。这个技术也是前段时间中科院微电子研究所向 Intel 提出部分专利侵权诉讼的相关技术。

为了体现 FinFET 技术为芯片制造带来的巨大好处，三星命名了 14nm FinFET，尽管从密度上来看，它应该被叫做 20nm FinFET，类似地，台积电也将自己本该属于 20nm FinFET 的技术注水命名为 16nm FinFET。

Intel 在 22nm 后本来发展的是 16nm 工艺，但是因为密度提升幅度超过了一代，所以没有注水，命名为 14nm，然后又在 14nm 里面继续改良发展了 14nm+，14nm++，14nm+++。

此后，代工厂三星和台积电又继续发展了新的技术，也就是我们现在看到的 7nm，而 Intel 对应的下一代制程就是 10nm。这几个是属于同一代技术。

到了 7nm，注水大法再次现身江湖，三星那边把本质上属于 7nm 的几个小改工艺改名叫 5nm，也就是说对于三星 7nm/6nm/5nm/4nm 本质都适合台积电 7nm，Intel 10nm 同代的技术。

类似地，三星 3nm，台积电 5nm，Intel 7nm 也是同一代的技术。