5nm芯片集体“翻车”？2021集成电路行业5nm新消息解读

　　据雷锋网分析，最早商用的5nm芯片是去年10月份iPhone12系列手机搭载的A14仿生芯片，这款芯片晶体管达到118亿个，比A13多出近40%，且6核CPU和4核GPU使其CPU性能提升40%，图形性能提升30%，功耗降低30%。

　　紧接着华为发布麒麟9000，集成153亿个晶体管，8核CPU、24核GPU和NPU AI处理器，官方称其CPU性能提升25% ，GPU提升50%。

　　到了十二月份，高通和三星又相继发布了由三星代工的骁龙888和Exynos 1080，同样声称性能有较大提升，功耗下降。

　　最先被爆出疑似“翻车”的是A14。

　　据外媒9to5Mac报道，部分iPhone 12用户在使用手机时遇到了高耗电问题，待机一夜电量下降20%至40%，无论是在白天还是晚上，无论有没有开启更多的后台程序，结果依旧如此。

　　最广为用户诟病的还属骁龙888。

　　在首批使用者的测试中，不少数码评测博主都指出首发骁龙888的小米11性能提升有限，功耗直接上升。有人将此归结于骁龙888的代工厂三星的5nm工艺制程的不成熟，由此以来三星自己的两款5nm芯片也面临“翻车”风险。

　　如果按照摩尔定律，芯片的晶体管数量每隔18个月翻一番，性能也将提升一倍，但晶体管的微缩越来越难，如今在从7nm到5nm的推进中，手机芯片的表现似乎并不尽人意，不仅在性能提升方面受限，功耗也“翻车”，面临先进制程性价比上的尴尬。

　　为何5nm芯片频频翻车？当芯片工艺制程越先进时，性能与功耗究竟如何变化？

　　集成电路的功耗可以分为动态功耗和静态功耗。

　　动态功耗通俗易懂，指的是电路状态变化时产生的功耗，计算方法与普通电路类似，依据物理公式P=UI，动态功耗受到电压和电流的影响。

　　静态功耗即每个MOS管泄露电流产生的功耗，尽管每个MOS管产生的漏电流很小，但由于一颗芯片往往集成上亿甚至上百亿的晶体管，从而导致芯片整体的静态功耗较大。

　　在芯片工艺制程发展过程中，当工艺制程还不太先进时，动态功耗占比大，业界通过放弃最初的5V固定电压的设计模式，采用等比降压减慢功耗的增长速度。

　　不过，电压减小同样意味着晶体管的开关会变慢，部分更加注重性能的厂商，即便是采用更先进的工艺也依然保持5V供电电压，最终导致功耗增大。