5纳米芯片与7纳米芯片哪个好？该怎样选择？

与7nm 芯片相比，采用5nm 制程工艺的芯片优势确实更明显。而在日常使用中，搭载5nm 芯片的手机也可以带来更加优秀的使用体验。

什么是纳米制程？

首先，纳米是指长度的单位，一纳米是十亿分之一米，也被称为纳米。传统上，纳米工艺是指电子芯片中的晶体管、电极之间的距离、电极本身的宽度，以及从几十纳米到几纳米的长度距离。例如，在10纳米工艺中，晶体管本身的最小电极是10纳米。一般来说，纳米芯片工艺指的是晶体管端口线的宽度，即晶体管源和放电之间连接的半导体材料的距离。理论上，网络线宽越小，节能效果越好，电压越低。

5纳米芯片真的好？

尽管五纳米芯片在性能和功耗方面都非常出色，但实际性能似乎并没有达到预期。在供暖和电力消耗方面，它经常发生变化。要理解这个问题，我们必须先看看芯片是如何消耗能量的。芯片的功耗可分为动态功耗和静态功耗。动态功耗是指电路状态变化时产生的功耗，静态功耗是指晶体管泄漏电流产生的功耗，尽管每个晶体管产生的泄漏电流非常小，整个芯片的静态能耗很大，因为一个芯片通常集成了数百亿个晶体管。

纳米制程越小性能就越好。 

一般来说，芯片工艺数越小，晶体管密度越高，性能越高。例如，7nm TSMC芯片每平方毫米约有1亿个晶体管，然后5nm和3nm芯片将进一步增加每平方毫米的晶体管数量，达到1.713亿和2.5亿。随着工艺的发展，5纳米芯片的性能比7纳米芯片高15%，功耗33%，3纳米芯片的性能比5纳米芯片高10%-15%，功耗从25%降低到30%。 

确实， 中科院在2纳米芯片工艺的承载材料上获得了突破，这个得到突破的东西叫垂直纳米环栅晶体管，是未来2纳米工艺上所有获选材料的一种。但这一突破是不是最终会成为最后2纳米工艺中的一部分，就不好说了。理由解释如下：

芯片生产是出了名的环节众多，并且是一环套一环。由于现在生产芯片的尺寸已经延展到纳米级，任何一个极其细微的差错就会导致整个生产的前功尽弃。 至此，在现代尖端芯片的生产中，就没有什么关键不关键之分，所有环节全是关键！而且这些所有的环节必须精密地配合在一起，才能生产出符合标准的芯片。

比如，以圆晶清洁系统为例，虽然有多个品牌的清洁系统都适用于某个尺寸的工艺，比如28纳米芯片。但这些情节系统却并不通用。哪怕是仅仅更换另一个品牌的清洁系统，甚至就是生产的芯片类型发生了变化，可能所有的工序都要调整。但这一调整，又可能会引起其他材料工具的工作异常，需要很长时间才能让生产恢复正常，甚至很可能调整到最后却发现根本无法将生产效率恢复正常，也就是没办法更换清洁系统了。

在未来2纳米芯片工艺上也是如此，现在获得突破的这个承载材料确实可以称得上是一次突破，但是不是将来的2纳米芯片工艺中会使用这个承载材料，却要看整个2纳米芯片工艺的环环相扣中有没有它的位置了。

当然，现在说这个还太远。 不管怎么说，这个材料可以当作储备知识先存起来，即便将来2纳米芯片工艺没用上它，指不定将来在什么东西的研发中就会用上呢？科学的发现总是有用的，现在看着用处不大的东西，将来说不定就是挑大梁的东西。

是真的，中科院研发的叫做叠层垂直纳米环栅晶体管，可以用于2纳米以下工艺。不过，这只是一种晶体管结构，距离实际应用还有很长的距离。

我们知道，半导体芯片发挥作用的就是晶体管。芯片的的技术水平，一般也要看每平方毫米多少晶体管。例如，Intel的芯片，10纳米技术节点，晶体管密度达到了1亿个晶体管，基本与三星的7纳米工艺相当，比台积电的7纳米芯片还要高一点。

晶体管也是多种多样的，以适应不同的无需求。每一种结构，各有特点，对芯片性能影响很大。例如，Intel的芯片广泛使用的FinFET工艺，采用的是鳍式晶体管，这个技术已经被广泛应用，在22、16、12、7等工艺节点上应用广泛。各大厂商基本都用这个设计，我国中芯国际，在14纳米工艺上开始使用这一技术。

但是，半导体发展到5nm、3nm节点，原有的鳍式晶体管已经不能满足需求了，就需要研发新型晶体管，来代替以前的设计方案。这些设计方案中，最有希望的GAA环绕栅极晶体管。据说，三星公司就计划在3纳米技术节点使用GAA环绕栅极晶体管。而第一家使用鳍式晶体管的企业Intel在5纳米就转向GAA技术。而台积电，也要在3纳米或者2纳米节点转向GAA技术。

具体到中国，就遇到麻烦了，美国已经严令GAA环绕栅极晶体管技术不得向中国提供。那么，中国势必要研发自己的技术应对。基本来说，中国是两条腿走路，一方面，自己研发GAA 技术，我国的复旦大学就已经进行了验证，已经可以发展出自己的技术。另一方面，研发自己的新型晶体管结构，这就是中科院研发的新型垂直纳米环栅晶体管，它被视为2nm及以下工艺的主要技术候选。

技术储备有了，但是实现技术也是个难题，中国目前没有极紫外光刻机，哪怕技术有了储备，也要等制造设备到位，这是个漫长的过程。

中科院攻克2nm芯片关键技术这件事是真的。

不过不用过于高兴，因为该技术只是制造芯片众多环节中的一个关键技术，严格来说它属于芯片设计的范畴。不是说攻克了该关键技术很快就能制造出2nm芯片。相反，我国离制造出2nm芯片还很遥远，还有很多难关要攻克，比如制造2nm芯片所需的光刻机丶光刻胶丶离子注入设备等等。

中科院攻克的2nm芯片关键技术是指成功研发出了新型垂直纳米珊晶体管。这种新型晶体管被视为2nm及以下工艺的主要技术候选。该技术比之前三星宣布的3nm工艺需要采用的GAA环绕珊极晶体管性能更强，功耗更低。

该技术的诞生说明我国的芯片设计能力己处于世界前列，跟世界顶尖国家基本上属于同一个水平。

哎！看到标题很兴奋，详细了解后，难免还是有些失望！该技术就象你得到了宫庭秘传胡辣汤中那几片牛肉的做法秘诀，但是，汤中放什么料以及配比的秘方还没有，做胡辣汤的锅丶碗丶勺丶瓢丶盆也没有，只能吧哒吧哒嘴，把快流出的口水咽了。

不过，随着国家的大力支持，一个个象这样的技术被攻克，我们总是离制造出高制程的芯片更近一步。

宫庭秘制胡辣汤早晚会喝上的！

何止两纳米，我们宣称都攻克0.1纳米了。问题是你相信吗？靠吹嘘是没用的。目前国际上真正大规模制作出来的最先进芯片，只有5纳米。比如华为mate40和苹果12用的芯片。

攻克的是设计环节，而非制造环节。

生产2nm芯片关键要看光刻机的先进程度，科研芯片和生辛芯片是两回事，就目前而言，我国还没有研究生产2nm芯片的光刻机，芯片越小，对光刻机的 科技 含量越高，光刻机属于世界高 科技 设备，据悉我国目前只有生产22nm芯片的光刻机，相信我国这次以国家科研院牵头，以举国之力，聚集全国科学家攻关，相信在不远的时间，我国一定会攻克生产小nm芯片光刻机的，祖国加油！

你说的是台湾省的中科院吧？

这个2nm指的不是生产工艺，而是指晶体管。目前各大厂商使用的都是FinFET鳍式晶体管，由于传统的硅基芯片受到摩尔定律的限制即将步入物理极限，所以科学家一直在寻找一种新型的晶体管材料或结构。这次中科院微电子研究所朱慧珑研究团队，提出并实现了世界上首个具有自对准栅极的叠层垂直纳米环栅晶体管，这种晶体管可用于2nm的生产工艺。不过现在我们国家最大的短板是在芯片制造环节，主要是卡在了光刻机上。在高端光刻机领域荷兰阿斯麦一家独大，老美出于打压中国的目的，是不可能允许其出售EUV给我们的。至于说攻克光刻机技术，应该是难度很大，至少短期内恐怕是不可能。希望我国科学家再接再厉吧，争取早日攻克包括光刻机在内的一系列“卡脖子”技术。

我的国目前还没这水平啊，7n这个样子，最瓶颈的就是光刻机机设备，还有很长的路哦！………[酷拽][酷拽][酷拽]

攻克2nm芯片关键技术，并非能流片或产出2nm芯片。2nm芯片的关键技术也并非只有光刻机，或许它就是光刻机中的某个技术。总之，路是一步步走出来的，只有将所有关键技术逐一攻克后，我们才能在芯片制造上迈出一大步，这就是集腋成裘。

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