跟小明学16纳米芯

 

跟着小明一起学16纳米芯。文科生,软妹子都看得懂。...



最近,随着荣耀畅玩5C全新一代热销机型的陆续上市,很多消费者对于手机中处理器的生产工艺产生了浓厚的兴趣,比如最近很多文章都在谈16纳米如何如何,可是理工男毕竟是少数,文科生、软妹子就没办法看得明白了,肿么办?下面让我们请出小明同学来帮助大家理解一下16纳米的牛逼之处。

如果小明都能看明白,我想你们肯定也没问题,对不对?

小明:16纳米到底是什么概念?

我知道你数学不好,用计算器都需要看说明书。我来打个比喻:假如小明你的身高16纳米,而姚明身高2.26米,那么多少个小明叠罗汉摞在一起,才能有姚明高呢?答案是超过1.4亿个。

所以,别试图去用头发丝来跟16纳米比了,就凭你那你肉眼凡胎,连微米级的小蝌蚪都看不清楚,还想看纳米级的……

小明:好吧,问问题又不会怀孕,不过16纳米到底有没有卵用?

有用呀,比如说,你买一套两居室的房子,只能够住下2个姚明,但却可以住下4亿个小明……

当然你会说,4亿个小明有卵用,摞起来能扣篮吗?

你连个篮球都拿不动……呵呵哒

谁告诉你只有打篮球才符合社会主义核心价值观?我们可以比别的啊,比如比团体操,4亿个小明一会排成S字,一会排成B字,何其壮观!

对处理器芯片来说,比的就是“小明(晶体管)”的数量,因为这才是计算和存储的最基础单元。10亿个小明显然可以秒杀4亿个小明,而麒麟650处理器里面,有30亿个“小明”,人多力量大嘛!小明:如果换成身高28纳米的大明,又会怎么样呢?

同样的居住面积,如果个头高了,就只能少住一些人了呗。能装30亿个小明的房子,装大明的话,就只能装10亿个了。大家都是干脑力活儿的,又不比块头,10亿个大明显然干不过30亿个小明啊!如果你想要30亿个大明,那你得买三套房,好贵的哦!除此之外,三套房子的能源消耗、30亿个大明的饭量,都是要大得多的呀,你也得考虑考虑养不养得起。

小明:哦,我基本懂了。那为啥大明还不从地球上消失?干活慢饭量大……
因为只有少数人进化到了小明的水平呀!
他们是15后新生代,
你们10后、00后没法比的。
什么?你是90后?
再见……
半导体芯片工艺的进化方向就是这样,不同单元之间的间隔越来越小,晶体管密度越来越大,从90纳米、45纳米到28纳米,再到20纳米、16纳米,每一次进化都需要一到两年的时间,与此同时带来的就是计算能力的大幅增强,以及功耗的显著下降。

小明:16纳米的产品会很贵吧?
你说对了。这玩意不是一般的贵,即便是最大的几个半导体巨头(比如台积电、三星、英特尔),其生产工艺每隔一两年也才能升级换代一次,而且投资是以10亿美元为单位的,如果新工艺没有足够大量的订单,那就等着亏本吧!

所以,如果不是预计销量特别大的产品(比如荣耀畅玩5C),或者是价格很贵利润很高的产品(例如iPhone 6S、三星Galaxy S7),根本不敢搭配16纳米工艺的处理器!

小明:既然16纳米那么好,有些产品为什么不采用?

这个问题问的非常好!大家都知道16纳米优势很大,在手机上搭配是最好的选择,但是并不是16纳米的处理器你想配就能配,一方面是价格,另一方面是能不能及时拿到货。
就跟你看上一辆法拉利一样,
就算你买得起,
你也得排队预定等几个月甚至一年。
苹果和三星都有自己的处理器,并且财大气粗,自给自足毫不费力;而市场上公开能买到的16纳米处理器,目前只有高通的晓龙820,价格就不说了,没有千元机能够用得起,而就算厂家想购买,也得排队,所以嘛,有些机型总是缺货买不到,原因你懂的!






小明:麒麟650是华为自己的吗?

是的!这是华为及荣耀手机最牛逼的地方之一。也就华为、苹果和三星有这个技术实力,能够自主研发处理器产品,并应用在自己的重要机型上,同时保持自己一贯的产品发布节奏,而不会因为处理器供货的原因造成推迟。

荣耀畅玩5C更为牛逼的地方是,将这样的顶级工艺处理器放在了千元机的产品中,与同价位段的产品相比,已经完全是碾压式的优势。
 
小明:别人为什么不自己研发处理器?

这个问题问得更好!你买辆法拉利都费那么大劲儿,为啥不自己生产一辆呢?这需要大量的资金和时间来进行研发投入,资金方面基本上是天文数字,时间则是以10年为单位的。如果华为不是25年前就在半导体集成电路方面下狠心去持续大力投入,也不会有今天这样游刃有余的局面控制力。

别光看别人今天笑,也得想想人家吃了多少苦,投了多少成本。研发处理器,不是喊喊口号就可以的,甚至不是真金白银砸进去就能有合理的回报,很多时候生产出来的前几代产品,还不如自己从外面采购的效果更好,这中间的艰辛阶段,又有几家企业能扛过来?

小明:麒麟650处理器中的FinFET是什么?

FinFET就是鳍式场效应晶体管呀!

小明:请说人话!
哦,好吧。简单来说,就是把平面结的闸门变成了立体的。处理器芯片的集成电路中,有很多类似闸门的东西,用于控制电流的开关,最理想的状态是:闸门关闭的时候,电流说停就停,瞬间到零;闸门开启的时候,电流瞬间奔涌而过,直达峰值。但当尺寸缩小到22纳米甚至更小的级别后,理想状态就没那么容易达到了:即便在闸门关闭后,电流总是有残留,无法完全关闭;而且闸门开关的速度也无法特别快,不然完全起不到断流的效果。

FinFET所做的事情,就是把原来二维平面方式的闸门,变成拱形三边都接触的立体闸门,这样不仅闸门与通道的接触面积更大,而且能够将闸门“关的更死”,减少漏电电流,从而提升速度,降低功耗。这有点像跑车、赛车上的刹车碟片,不仅接触面积更大,压力更高,而且通风散热好,材料耐高温,持久工作而不会

衰竭……

小明:老师,赛车的事情我也不懂,跟我讲了也白讲!

反正你知道赛车比普通车跑得快就是了!加速快,刹车快,understand?

小明:好吧,我今天的智商余额已不足,等我充了值,改天再找你学习。

快去吧!

就你这脑袋,

里面的芯片肯定是16微米工艺的……


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