從2020年以來,全球芯片產能發生瞭些變化,一方面是14nm以上的芯片全球范圍內產能過剩,另一方面則是7nm及以下芯片全球產能告急。從汽車行業、液晶電視行業蔓延到手機芯片行業。2021年2月下旬,臺積電方面也發出消息稱,因地震、天氣等影響瞭臺積電多個工廠的生產,導致5nm芯片產能未達到預期,同時未來5nm芯片產能計劃也將順延。

5nm芯片“剎車”,臺積電產能減緩,華為光芯片研發時機來瞭

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確實是因為天氣原因導致的產能減緩嗎?

事實上並非如此,其實在5nm芯片發佈的時候,量產的良品率就不高,而且因為5nm芯片發佈進度相對比較趕,所以在功耗和穩定性方面還有待完善,就以iPhone12為例,國外有不少網友反饋,iPhone12 在發佈會上宣稱A14芯片相對於A13芯片,性能提升瞭40%,但是實際上在使用過程中,並沒有明顯的區別(當然,也有可能是因為平時使用還達不到A13的上限,所以感受不明顯)。但是另外一條數據顯示,iPhone12和iPhone11在同行的軟件運行下,iPhone12的耗電速度要比iPhone11快上20-30%。

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而以上則是芯片帶來的性能損耗問題,因為高性能必然需要的是高電壓,而控制芯片用電功率,也是手機芯片需要考慮的問題,畢竟三星曾經因為散熱問題導致失去瞭在國內的市場。性能的是提升,是否能夠彌補功耗的損耗?這點是通過數據無法評估的,畢竟芯片確實是進步瞭,但是在實際使用體驗中,確實存在一定的問題。那麼5nm芯片的整套解決方案成熟會在什麼時候呢?

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我們以麒麟芯片的設計進度為例:麒麟970為10nm芯片,麒麟980和麒麟990都是7nm芯片,從10nm到7nm需要經歷2年的迭代才能成熟化。那麼7nm到5nm,則可能需要至少3年的時間,也就是說不管是A15還是驍龍888的下一代甚至下二代版本,仍然是5nm芯片。雖然現在在實驗環境下已經能夠設計出來3nm芯片,但是真正能夠投方面量產時間,目前市場上還沒有專傢給出明確的預估。

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這次臺積電減緩產能,也是為瞭穩固5nm芯片的良品率,同時迭代工藝技術。對於華為來說,則是一個新的研發時機。在2021年初,華為就公開瞭幾項光芯片技術專利,其實早在2018年-2019年,華為就已經在準備光芯片技術的,當時海思半導體負責人的觀念就是,時刻準備著芯片、操作系統等被限制,而華為也基於ARM架構,研發鯤鵬芯片、研發harmony OS系統。隻是沒想到的是,制裁來得太快,導致瞭移動端芯片沒有跟上節奏,國內目前14nm的量產工藝,滿足不瞭麒麟芯片5nm的需求。

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不過還好華為留瞭一手,準備下瞭另外一個方向的技術:光芯片技術。如果延續著當前的矽晶芯片發展,勢必會在設計上不會超過高通、蘋果芯片多少,在產能上還要依賴於臺積電。想要自己生產沒有光刻機,即便是有瞭光刻機,美國也可以從基礎零件中限制,為什麼ASML的光刻機無法運到國內,也是因為這個原因。

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光芯片則不一樣,我們都知道矽晶芯片是由柵極和源極、漏極組成,通過單向的電信號傳播。而除瞭電可以傳輸數據和信號之外,光同樣可以傳播信號和數據,而且光信號衰弱小,傳輸穩定,也不需要考慮電壓負載的問題。而且光的信號承載和數字承載能力是大於電信號(可以類比普通網線和光纖,但是不是一樣的概念,隻是理解上便於理解),同樣的精密度下,光芯片運算速度要大於矽晶芯片5倍左右。而光芯片的研發則是從設計到生產都是自主進行,但是華為缺的是時間,臺積電5nm進度的減緩,給瞭華為緩沖的時間,希望華為早日研發出光芯片,度過5nm芯片的過渡期,在3nm芯片維度跟臺積電相見。

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