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华为5G芯片能否用14nm做出来?(比如芯片面积做大)?华为5毫米芯片

作者:五金加工
文章来源:本站

  

华为5G芯片能否用14nm做出来?(比如芯片面积做大)?华为5毫米芯片

  

华为5G芯片能否用14nm做出来?(比如芯片面积做大)?华为5毫米芯片

  

华为5G芯片能否用14nm做出来?(比如芯片面积做大)?华为5毫米芯片

  

华为5G芯片能否用14nm做出来?(比如芯片面积做大)?华为5毫米芯片

  揣摩题主的意思,想问的其实是,没有台积电代工,中芯国际能否用现有量产的14nm工艺,生产华为5G芯片?前面有网友说华为5G芯片不能用14nm做出来,其实是可以的,不过巴龙基带不能内置于SoC芯片了,需要改成外置。

  为何基带不能内置?

  目前,华为的5G芯片(以量产的麒麟990 5G版为例)采用的是EUV工艺的7nm+,同样设计下,晶体管密度比采用DUV工艺的普通7nm高出20%,可以近似认为它的芯片面积相比麒麟990 5G版增加了20%(实际可能更大,这里不细说),而普通7nm工艺相对于14nm工艺先进2代,按每落后一代,同样晶体管数量下,芯片面积增大20%估算,14nm工艺相比7nm+的芯片面积增大了大约73%。

  麒麟990 5G版芯片面积为113.31平方毫米,合1.1331平方厘米,按上面数据,采用14nm工艺的话,芯片面积将增加到大约1.96平方厘米。

  这是裸芯的面积,也就是die,我们都知道,die封装后才是最终可用的芯片。而封装是要占面积的。从麒麟990 5G版(见下图)实物图看,芯片封装后,最终成品的面积会再增大60%左右。

  即7nm+的麒麟990 5G芯片采用14nm工艺后,在基带内置的情况下,最终成品面积会达到3.136平方厘米。

  3.136平方厘米的面积有多庞大?大致相当于普通成人的3个食指指甲宽度X1个食指指甲宽度,这是个相当大的面积,手机主板很难塞下。

  即使勉强塞下,发热和功耗也会让工程师头疼。

  总之,芯片设计和工艺制程是匹配的,用低工艺配高设计,会带来功耗、散热、主板布板等系列问题,最终拉低手机体验。

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  首先先要明确一个知识点,一个手机SoC芯片是否具备5G功能,不是由芯片中的CPU决定的,而是由芯片中集成的基带芯片是否支持5G制式而决定的。基带芯片既可以通过集成的方式,也可以通过外挂的方式实现自己的功能。

  基带芯片的功能,简单来说就是发射时,把语音或其他数据信号编码成用来发射的基带码;接收时,把收到的基带码解码为语音或其他数据信号,它主要完成通信终端的信息处理功能。

  基带芯片可分为五个子块:CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块。4G手机和5G手机基带芯片最大的不同在于信道编码器和调制解调器的不同。

  由于5G手机必须同时兼容2/3/4/5G网络,导致5G基带芯片的编码器和调制解调器的电路设计十分复杂,因此5G基带芯片内集成的晶体管数量要远多于前代技术的芯片。

  晶体管是构成芯片最基本的单元,由源极(Source)、漏极(Drain)和栅极(Gate)三部分组成。

  芯片的制程就是指晶体管中栅极的最小宽度,14nm芯片就代表该芯片的中的晶体管的栅极最小宽度是14nm。

  芯片的制程越小,就代表着芯片单位面积内容纳的晶体管数量越多,芯片的性能就越强,能耗越低,因为栅极的宽度决定了电子通过时所需要的时间和能量损耗。

  手机的内部空间十分狭小,哪怕是芯片这个最核心的器件也不能占用太多的空间。

  如果要实现同等的性能水平,14nm芯片的面积要比7nm芯片的多出30%以上,再加上5G基带芯片占用的面积本来就比4G芯片大,所以14nm的5G SoC芯片就需要占用很大的手机空间,如果手机空间不足以容纳的话,只能采用外挂基带芯片的方式了。

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  能用14nm做出来,给政府部门使用可以,但是给普通消费者使用会竞争不过高通,三星,联发科的7nm芯片的性能和功耗,没有任何优势,不能占领太大的民用市场

  首先长度单位越小,所能容忍的工艺元件就越多。构架一样,所以它们的总面积都是不变的。

  华为下一代手机芯片有望被命名为麒麟1020,内部代号“巴尔的摩”。麒麟1020会采用5nm制程工艺,已经进入流片验证阶段。

  据悉,麒麟1020将在上一代麒麟990 A76架构的基础上,实现隔代提升,采用最新A78构架,在CPU和GPU性能方面都将有大幅,预计会在2022年秋季首发华为Mate 40系列。

  2022年9月6日,华为在2022德国柏林消费电子展(IFA)上,推出了麒麟990芯片系列,包括麒麟990和麒麟990 5G两款芯片。其中,麒麟990 5G被华为定义为是全球首款旗舰5G SoC芯片。

  其基于巴龙5000的5G联接能力,麒麟990 5G在Sub-6GHz频段下实现2.3Gbps峰值下载速率,上行峰值速率达1.25Gbps。采用7nm+EUV工艺的麒麟990 5G,搭载“2+2+4”的三丛式8核CPU架构,包括2个2.86GHz A76大核、2个2.36GHzA76中核和4个1.95GHz A55小核。

  华为Fellow艾伟在接受媒体采访中,解释了华为仍然延续麒麟980的A76和G76架构的原因,称华为不可能在每代的芯片上都把所有的技术全都改一遍,“全换,我们也做不到”。艾伟表示,没上A77的另一个原因是,开发时间上来不及。

  12月初骁龙865发布时,高通喊话称只有支持全频段的5G SoC才是真5G。外界也猜测,最新一代的麒麟1020所搭载的5G基带芯片,或将升级至支持毫米波频段。

  理论上可以,但实际上不行

  一、芯片工艺先进带来什么改进

  我们知道芯片其实是由晶体管构成的,而台积电表过,晶体管的大小是不变的。而我们知道的这个多少nm工艺,其实是指的晶体管门电路的宽度,而不是晶体管的大小。

  可能很多人对晶体管门电路的宽度不理解,那就换个说法,是晶体管和晶体管间的距离(实际不是的,只是便于理解这么说)。

  所以工艺越先进,同样面积,晶体管就越多,同样晶体管,面积就越小。同时工艺越先进,功耗越小,频率可以做到更高,这样就算是同样的晶体管数量,性能也会更强,功耗更低。

  二、和7nm芯片相比,14nm会有什么劣势

  目前麒麟990 5G是7nmEUV工艺制造的,有上百亿的晶体管。如果用14nm工艺来制造,首先是如果晶体管数量相同的情况下:

  1、面积可能会增加30-50%。这样手机设计时就麻烦了,因为手机空间是有限的,不能无限增加。

  2、功耗会变高,晶体管之间的距离最大,功耗就更高,这样对于手机来讲,待机时间就短了。

  3、频率会变低,这样性能降低,前面讲过了,工艺越差,频率就无法做到更高,所以性能降了。

  4、面积更大,成本增加,前面讲过了,同样晶体管,面积变大,自然使用的晶圆多,这样成本也变高了。

  所以理论上可以做出来,但劣势很多,远不如7nm或5nm的芯片好用,所以大家都追求高端工艺的原因就在于此,成本变低,功耗降低,性能提高,面积变小。

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