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华为发表半导体韬定律台积电2028年做出1.4纳米,华为2031年实现同等指标,

华为发表半导体韬定律台积电2028年做出1.4纳米,华为2031年实现同等指标,具体是什么意思?

华为的说法是,“预计2031年,基于韬定律的高端芯片晶体管密度将达到1.4纳米制程的同等水平”。

所以,这说的是2031年中国用韬定律发展芯片,能把“晶体管密度”这个指标,做到台积电2028年1.4纳米制程的水平。

先要科普一下芯片制程的物理意义。在28nm及以上的45nm、90nm、130nm等等,这些确实对应晶体管的真实大小。具体来说,28nm制程芯片的一个晶体管的“栅极长度”(gate length),就是28nm,显微镜扫描真能测出这个数值。

后来搞Finfet先进芯片,晶体管的两个栅极像立体的鱼鳍一样向上伸出,再想把二者距离缩得很短就做不到了。业界就想了个办法来命名制程:用摩尔定律的“等效”来算出一个制程。

摩尔定律的要求是,芯片面积不变,每代晶体管数量翻倍。以前这是通过做小晶体管来实现的,由于有平方关系,晶体管边长实际是变 0.7 倍,大小是以前的0.49倍,同样面积能装下的晶体管数量翻倍。

注意这个0.7,是个神奇数字, 350、250、180、130、90、65、45nm都差不多是乘0.7往下走。先进制程,14纳米后面是10纳米,因为14*0.7 约等于10。10纳米后面是7nm,也是乘0.7。7纳米后面是5nm,因为7*0.7约等于5。就是业界不测量距离了,直接宣布下一个工艺结点是上一个乘以0.7。剩下的问题是,有啥资格说,工艺升级到下一个结点了?

这个比较复杂,是PPA体系,看Performance性能、Power功耗、Area面积三个指标提升的表现。传统芯片,制程0.7进步,Area指标翻倍(单位面积晶体管数量),Performance主频提升约40%,Power大约是减半。先进制程新节点,就看PPA三个指标的进步,三项都有进步,有一两项进步较大,就自称“我们0.7”了,命名新制程。有合理性,因为都1平方毫米1亿个晶体管了,PPA不可能都做得好。往往是三个指标提升都不足,如晶体管密度没有翻倍只增加50%,功耗减少40%而不是50%。有时搞得过分了,外面批评胡乱命名。台积电与三星的5nm、3nm、2nm都有点自说自话,进步不足。

而台积电路线图的1.4纳米,其实也是一个技术节点称呼,是指2nm的下一级,乘以0.7是1.4。按披露的技术参数,1.4nm 级A14工艺,晶体管密度是每平方毫米约 4 亿个晶体管。而2nm的密度是3.3亿个,只提升了20%。先进制程早就没有办法下一个节点晶体管密度翻倍了。

华为的目标,就是用韬定律引领,发展先进封装三维堆叠,大改电路逻辑,缩小信号延迟,在2031年的时候实现每平方毫米4亿个晶体管。这可能几层晶体管,每一层的晶体管看上去比台积电的明显要大,但密度能追上。功耗和性能指标,就有更多技术细节,也会有提升,但应该受到限制差一些。