骁龙888因三星工艺才翻车？到底是怎么了，888还能不能买？

高通骁龙888不论是发布前的玩家期待，还是发布后各种测试中发现的功耗和发热"翻车"问题都可谓是万众瞩目。有人说这是因为使用了三星5LPE工艺的原因，事实真的是这样吗？三星5LPE工艺又是什么情况呢？让我们从头说起吧：

关于半导体工艺的内容实在是非常深奥，本文只是浅显的谈一些不成熟的认识，如有遗漏和错误也请大家费心指正了。

晶体管工艺物理极限

我们常说的半导体工艺，比如40nm啊，65nm啊这些一般是指晶体管的大小或者晶体管的栅极长度。但是在22nm之后，摩尔定律其实是放缓甚至失效的，厂商对新工艺的命名也更多地是出于商业考虑了，这点上三星台积电都承认过。ARM CTO也在前几年就做过表态，半导体工艺从16nm之后基本上就没什么工艺上提升的空间了。

那后来的10nm，7nm甚至3nm是怎么做到的呢？这里就要谈到FinFET工艺：鳍式场效应晶体管了。

FinFET全称Fin Field-Effect Transistor，中文名称就叫做鳍式场效应晶体管，是由加州大学伯克利分校的胡正明教授教授发明。FinEFT是将传统晶体管结构中控制电流通过的闸门设计成类似鱼鳍的叉状3D架构，可于电路的两侧控制电路的接通和断开。这样可以大幅度的改善电路控制，减少漏电流，缩短晶体管的删长。

英特尔公布的FinEFT的电子显微镜照片

所以现在的5nm，7nm并不能代表晶体管大小和晶体管的栅极长度，主要是厂商用来宣传的数字，用来表明其半导体工艺的代数。勉强可以说是FinFET工艺中Fin（鳍）的宽度，而更准确的反映半导体工艺水平的参数是芯片工艺的平均晶体管密度。

可以看出三星的5LPE工艺晶体管密度只有1.267亿每平方毫米，远低于台积电N5工艺的1.713亿每平方毫米。而Intel的10nm工艺就已经接近台积电N7+的晶体管密度了，Intel未来的7nm工艺更是达到了2.016亿每平方毫米之多，晶体管密度远高于现在的台积电N5和三星5LPE工艺。

所以也有Intel的10nm工艺虽然相当于手机的7nm一说，而 Intel的10nm工艺为什么开发了这么久也是因为按照台积电和三星的标准，Intel等于直接要从14nm跳到7nm，难度也的确很大。

而Intel的7nm工艺，平局晶体管密度比台积电5nm还要高很多，这就是很多玩家其实是很看好和期待Intel的7nm处理器的原因，但话说回来Intel的7nm也不知何时才能实装。。。但前不久英特尔也宣称公司在7nm工艺上获得重大进展，股价也因此应声大涨。

三星是比较喜欢率先使用最新的技术来抢占首发的，在7nm工艺时就率先使用了EUV光刻机，台积电N7和N7P仍使用的是DUV+SAQP光刻的方式，在工艺上此时三星是领先一些，但由于三星使用的是DDB双扩散工艺，相比台积电的SDB但扩散工艺，晶体管密度要低一些，所以使用EUV的三星7LPP，晶体管密度也仍只和台积电N7P相仿。等到台积电使用EUV光刻机的N7+登场后，晶体管密度就被拉开差距了。

回到三星的5LPE，5LPE从架构上来说相比7LPP在门间距和鳍间距等重要参数中都没有什么变化，只是使用新的标准单元库，以及引入6TUHD单元库等方式来提高晶体管的密度。算是复用了7LPP的设计，因此三星的5LPE更像是7LPP的半代升级版。从三星的迭代工艺图表也可以看出5LPE也的确属于7LPP这个大世代的迭代升级。所以从设计工艺还是晶体管密度来看三星5LPE还是处于略好于台积电N7+的程度，也许理解为"7nm++"就可以对三星5nm工艺的表现有说理解了。

所以对于骁龙888，其实如果我们能可以降低预期，看成是7LPP工艺的半代升级产品的话，就很能理解888的表现了。

虽然888的性能提升很大程度上来源于功耗的提高，但三星的5LPE还是比7LPP有升级的，在日常低功耗的使用环境中888还是可以提供优于865的表现的。在需要极限性能的 游戏 和应用中，888虽然功耗高了很多但毕竟性能也确实有明显的提升，如果能将散热控制好，比如使用手机背夹散热器，那么性能也是可以得到完全的发挥的。

并且888芯片集成了X60基带，在日常的整机5G功耗，以及成本等方面也都会更有优势。888的机器才发布就探到了3000多元的价格，也是体现了888的成本优势。

所以消费者也不用纠结还能不能买的问题，首先安卓旗舰除了888也基本是没得选（笑），其次日常使用还是会有比865更好的综合表现的，并且888的成本优势也不可忽略，芯片成本更低就意味着要么可以买到更便宜的旗舰性能的安卓手机，要么可以让旗舰机使用更好的屏幕，更好的散热来改善888机器的使用体验，不论哪种都是对消费者有利的。

台积电的N5工艺确实很好，但一方面产能早已是超负荷运转了，另一方面如果高通也使用台积电N5工艺，那么市场上就基本呈现出台积电一家独大的情况了，这样也并不是什么好事。

所以也不能说是高通被三星坑了，更不能说是小米11等手机被高通坑了，在市场和成本角度来看，这其实就是合理的选择了。

对于三星来讲，半导体工艺的重心都在很快要到来的3nm GAA工艺，台积电方面则要在2nm时进入GAA世代。但抢首发使用新工艺也会有新产品容易出现能耗问题的风险，比如当年苹果6S时的混用台积电和三星工艺的A9处理器在当年就引起了广泛的争议。。。不过不管怎么样，新的技术也是有新的突破，我们就期待好了。

以上就是本篇文章的全部内容了，谢谢大家的耐心阅读额，我们下次再见！

小米11用户最近有些头疼，有些客户吐槽链接Wi-Fi时会莫名其妙地断线，而且手机升温很快，经过拆机检查发现原来是 高通骁龙888处理器有问题 。因为这个处理器的功耗实在是太大，导致升温严重，把一些焊接点都给熔化了，所以导致了小米手机出现了问题。

高通888的芯片功耗到底有多离谱呢？据说是 比上一代骁龙865的功耗高了40%左右。

这对于功耗极度敏感的CPU来说实在是一个不可原谅的数据，更高的功耗就意味着更高的耗电量， 在电池容量不变的情况下，手机的续航能力将会大大降低 ，高通888对比同类型的产品功耗也是一览众山小。我们举一组数据就可以知道： 华为的麒麟950CPU单核功率是1.82w，而骁龙888竟然达到了3.16w，接近于麒麟950的两倍，多核功率更是直接达到了8.34w。

高通的这款处理器功耗问题为啥解决得这么差呢？关键在于 找错了生产代工厂家。 我们都清楚现在世界上能够加工5nm工艺芯片的公司就那么几家，三星、海力士和台积电， 高通的这批处理器都是找三星代工的 ， 三星公司并没将5nm工艺技术吃透 ，在单位面积的晶体管数量要远低于台积电的技术，所以功耗就比较大；又因为最近疫情的影响导致了 三星的产能不足，所以生产仓促 ，加之高通公司想多赚一点利润图省钱少给一点代工费，最后导致了这种局面的发生。

功耗的高低是一款CPU的重要指标， 我们一直在追求集成度就是想做到在相同的功能下功耗能降低。所以说三星的5nm工艺严格来说还不如14nm或者7nm。从高通找三星代工翻车我们可以看出， 硅晶体管的物理极限快要到了 ，集成度越高其加工技术就越不友好。

硅锗等传统晶体管的物理极限是受到原子尺寸间距影响的，同时如果晶体管的栅长越短那么电子漏电的概率就会越大，栅漏电越严重，那么电路的功耗就越大。理论上来说传统的晶体管结构的物理极限就是7nm，所以对于三星公司来说5nm工艺翻车并不丢人， 只能说摩尔定律已经不适用了，未来提高芯片集成度的难度会很大。

对于硅基晶体管的物理极限，我们有什么应对的方法呢？其实 增加单个电路的运算速度或许是未来的一个发展方向。

因为数据处理与计算量比较庞大，在以前我们通常都是用提高集成度的方式来解决。其实所谓提高集成度就是增加运算单元的数量，一个逻辑门代表二进制的一个位，一个萝卜一个坑，萝卜多了就多挖坑，这样在不增加芯片表面积的情况下只能提高密度了，但是我们可以设想一下一个坑放多个萝卜的话，这样问题也可以得到解决。当然这个方式对于硅基晶体管来说不好做，所以只能推翻现有的半导体运行的逻辑，从基础物理层面来解决这个问题。

量子理论是未来芯片发展的指导思想， 量子芯片将突破现有半导体的天花板 ，彻底解决功耗问题。

现在各国对外科学家都在研究量子芯片。量 子芯片的优点就是对集成度要求不高，这样加工起来就非常方便 ，只要技术上能够加工纳米级别的材料就可以，对于未来的芯片架构可能就是几个晶体管里夹着这几个量子效应管，在处理大规模的数据时，就可以直接将数据交给量子效应管去计算， 这种晶体管与量子效应管相结合的方式可能是未来芯片的主流。

在2021年的年末，浙江大学就宣布制造出了可使用的量子芯片，可以说我国的这方面研究走在世界前列，说不定若干年后高通骁龙芯片就会由我国的本土企业代工生产。

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