10nm芯片是电子元件的极限尺寸吗？

    在智能手机行业蓬勃发展的今日，手机为我们的生活乃至工作协助了太多，不可否认手机制造业从每五年的大跨步到现如今每年都有黑科技产出，并且在厂商的相互竞争下还在高速向前，飞速进步之中。

 

    这其中让手机性能提升最为显著的因素就要数处理器了，回首以往，处理器方面的进步确实历历在目。

 

    对于广大国产手机来说，常用的处理器无非高通骁龙、联发科以及麒麟这三大阵营。以高通骁龙为例，回顾以往产品可以看到从最初的骁龙430，逐渐进步到骁龙625，后来提升到骁龙652以及650，最后来到了现在的骁龙820和821。

 

    在这其中，CPU的架构也是不断提升的，主频从最高1.4GHz提升到了2.2GHz。我们发现随着型号的升级，性能的数值也不断加强，但是有一项工艺却越做越小。

 

    这项工艺就是处理器的制程，从最初的90nm，到后来65nm、45nm、32nm，以及后来比较常见的28nm，又逐步提升到了20nm，再到目前性能配置较高的16nm、14nm，并且少数10nm的制程工艺也出现在了机身上。这项工艺不同于我们的惯性思维，认为往往尺寸越大的功能就越强。
 

    制程工艺回顾

 

    制程工艺作为处理器芯片的一项技术，它发挥的作用是让处理器能够承载更多电子元件。一般来说处理器要承载例如晶体管、电阻器以及电容等等一系列的电子元件，这些元件由于体积过于渺小，需要显微镜才能看到。而这些精密的电子元件之间通常用纳米来计算距离，纳米距离越小，意味着承载的元件就越多，如此一来手机的功能也就越全面。

 

    能够尽可能多的承载电子元件是其中一方面，缩小电子元件的间距还有另一个作用那就是能使不同晶体管终端的电流容量降低，从而提升他们的交换频率。因为每个晶体管在切换电子信号的时候，所消耗的动态功耗会直接和电流容量相关，从而使得运行速度加快，能耗变小。

 

    明白了这一点，也就不难理解为什么制程的数值越小，制程就越先进;元器件的尺寸越小，处理器的集成度越高，因此性能加强，处理器的功耗反而越低的道理了。

 

    从目前的手机市场上看，大多数旗舰机型在处理器方面还是维持了14nm以及16nm制程，但是在三星10nm制程处理器准备在年底量产的消息公布后，14nm以及16nm显然已经过了鼎盛时期。

 

    比如高通骁龙825、828和830处理器，预计这三款处理器都会采用10nm工艺制造，高通825将采用三核心的设计，骁龙828则是六核心，两个Kryo架构大核心、四个小核心，最高频率为2.4GHz。

 

    除了高通，联发科的Helio X系列的芯片也试图冲击高端市场，在年底Helio X30将采用台积电的10nm FinFET Plus工艺，并于2017年第一季度进行量产。

 

    三星的Exynos 8895预计会配备到明年的三星Galaxy S8之上，采用10nm工艺，标准主频达3.0GHz，同时搭配全新GPU Mali-G71。

 

    而后的三星Exynos 9据网友爆料，将采用三星全新自主设计的CPU架构，或许会有10nm和7nm两个版本。除了安卓，苹果也会在A11处理器方面全权由台积电包揽，采用10nm制程。