但是了5nm，FinFET技术的瓶颈也出现了，想要发展更先进的工艺，就需要将技术升级，那么这种技术是什么？答案就是GAA。
GAA的全名是Gate all around，是三星今年4月份在美国的加州晶圆制造论坛当中提出来的。虽然三星提出了这项技术，但是三星并没有真正的掌握，也可以说并没有成熟，而这次台积电正式宣布，已经从鳍式场效应晶体管FinFET技术正式转向全环栅场效应晶体管GAA。
这意味着，台积电已经攻克下这一技术。
在全环栅场效应晶体管GAA技术的加持下，可以做到使手机芯片效能更快，体积更小。连之前三星都表示过，3nm制程技术，会比现在的7nm制程整体性能要提升35%，芯片能源功耗再降低50%，并且晶片面积缩减45%。
台积电已经在5nm上处于领先地位，这次在2nm上又取得重大进展，要知道截止到今年，5nm的芯片制造才正式立项，目前市面上还没有任何一款5nm的芯片出来。作为大佬的三星，在5nm的制程上也依旧没有准备好，从而痛失了苹果A14处理器的订单。
但是现在，台积电不仅已经可以成熟生产5nm的芯片，在2nm的工艺上也已经取得突破性进展，这无疑一下子拉开了自己与整个行业的距离。
难怪之前张忠谋在一次采访中表示：大陆如果专注于芯片设计，那是完全没有问题的，因为设计方面大陆可以独立发展，毕竟已经有华为这样优秀的公司。但是在制程方面的竞争，这个不是花很多钱就能弄出来的，也不是投入举国之力就能做成的。
他还说，假如一家公司（比如台积电）在一个行业发展得很久，积累的经验就比新的竞争者多，只要不糟蹋机会，就足以长期保持优势。
张忠谋说的意思已经很明显了，我们在芯片制造上，是不可能追赶上一线水平的，这个差距是鸿沟，是无法在短时间弥补的，而且新的工艺的发展是建立在经验和基础之上的，经验的积累是无法用钱来填补的。
目前美国通过新修改的“外国直接产品规则”（FDPR），进一步切断全球芯片产业链同华为的联系，台积电无法继续为华为代工芯片。虽然华为早已下了5nm芯片的订单，可以缓一下当前的局势，但是到了2nm呢，这是华为无论如何也争取不到的。
从5nm到2nm，这中间的性能跨越，对华为来讲，将是不可承受的。目前我们能够拿得出手的是中芯国际14nm制程芯片，这根本无法支持高性能芯片的工艺。可以预见，华为今后将越来越被动了，麒麟十年的耕耘，有可能一朝散尽。
半导体领域，对一个国家的崛起不言而喻。芯片是 科技 的制高点，无法彻底地掌握这个技术，就会时刻处于被动。美国断供华为芯片，就是前车之鉴。
希望国产芯片制造加油吧！
前几天，i奇趣儿的文章介绍了荷兰公司ASML发明5nm光刻机的历程。
5nm光刻机来之不易，ASML耗时20年，华为芯片困局难解
当下，华为遭遇芯片困局，缺少的正是光刻机。
如果我们自研光刻机，需要攻克多个难题。
这个时候，我们不妨主动打破这个局面，换道超车。于是，有人想到了碳基芯片。
提到碳基芯片，必须要先说一下现在的硅基芯片。
当下的光刻机已经可以生产5nm工艺芯片，可是，这已经接近物理极限。
想要进一步突破，太难了，台积电3nm芯片最快也要到2022年才能量产。
虽然说ASML已经设计好了1nm的光刻机，可距离量产还有一段时间。
需要强调的是，在20nm以后，芯片漏电情况很严重。
华人科学家胡正明发明的FinFET技术，成功打破摩尔定律，使得芯片工艺才得以继续突破。
不过，胡正明教授认为，5nm左右就是物理极限，再往前进漏电状况会加剧，芯片能耗会加剧。
当下的5nm芯片，已经出现此类问题。比如高通骁龙888、苹果A14和华为海思麒麟9000，在功耗方面都有“翻车”的迹象。
台积电的2nm工艺，必须要继续改良，或许要用上GAAFET技术。
同时，受制于摩尔定律，硅基芯片是有终点的。
芯片是由晶体管组成的，晶体管的核心部件是COMS管。
COMS管的构造包括：源极、栅极和漏极。
我们提到的芯片工艺，7nm、5nm指的是栅极的最小线宽（可以理解为COMS管长度）。
芯片是通过纯净的硅制造而来，硅原子之间的距离大概是0.6nm。
举例说明，12nm的芯片沟道上，大约有20个硅原子。
而工艺误差和硅元素的不稳定性，会导致原子丢失（大数定律），这会影响芯片的实际性能表现。
这个时候，量子隧穿会导致漏电效应和短沟道效应。
通俗来说，芯片制程越先进，沟道越短，那么这种影响就会越大。
最终，晶体管数量没法再增加，摩尔定律失效。
从物理学和统计学角度来看，硅基芯片的终点一定会到来，极限在1nm左右。
我们刚提到的FinFET和GAAFET技术，可以改善栅极对电流的控制能力，从而提升了芯片工艺制程。
这种方法是有终点的。
所以呢，科学家正在想别的办法：寻找硅之外的新材料，比如石墨烯，以此为基础，打造碳基芯片。
碳基芯片有两个方向：“碳纳米管芯片”和“石墨烯芯片”。
北大在碳纳米管方向有所突破，已经研制出单片光电集成芯片。
中科院的团队已经制造出8英寸的石墨烯晶圆。
我们重点说石墨烯，与硅对比，石墨烯有这些亮点。
石墨烯是最薄的纳米材料，厚度只有0.335nm；它也足够硬，比钢铁的强度高200倍。
同时，石墨烯的导电性是硅的100倍，导热性比铜强10倍。
我们可以得出结论，石墨烯这种材料是可靠的。
石墨烯芯片可以做到1nm以下，同样的工艺制程，石墨烯芯片性能会更强，功耗会更低。
目前，中芯国际已经可以生产14nm芯片，假设我们可以量产石墨烯芯片。在当前的工艺条件下，石墨烯芯片的实际表现会超过台积电5nm芯片。
石墨烯芯片看来是个不错的方向呢，问题来了，制造这玩意难度大吗？
首先，我们要提炼纯净的石墨烯，这是难点之一。目前来看，成本相当高，提纯1克需要5000元。
其次，纯净的石墨烯没法做成逻辑电路，需要改良形态，或者加入新的材料，制造出有功能的结构，这是难点之二。
比如，我们提到过的碳纳米管芯片，原理是把石墨烯改造成碳纳米管，以此来充当半导体，石墨烯充当导电沟道。
现在的硅基芯片则不同，我们只需做提纯工作，地球上的硅元素太丰富了，成本也不高。纯净的硅晶片就是制造芯片的绝佳材料。
第三呢，碳基芯片或许不需要光刻机，直接在石墨烯晶圆上切片、刻蚀和注入离子。虽然绕过了5nm光刻机，可碳基芯片的量产落地，肯定也需要用到类似的高精度设备。
解决以上问题，至少需要我们的科学家努力5-10年。
除此之外，还有其它的问题要解决吗？笔者认为肯定是有的。
可是，在硅基芯片终点即将到来的时候。利益集团为了巩固自己的红利，封锁华为。
这个时候，我们不得不自强，从其它方向突破。
笔者认为，碳基芯片是未来的一个方向。我们现在的努力，不管有没有结果，对未来都是有好处的。
首先，石墨烯是一种有用的材料，它不仅仅可以做芯片，还有更大的用处。
我们早一天行动，就多一分胜算。
现在我们说碳基芯片，说石墨烯，在很多人看来，可能只是一个笑话。
甚至有人调侃：“石墨烯最大的贡献是造就了无数的硕士、博士”。
毫无疑问，现在的石墨烯研究，还停留在理论水平。
可是， 科技 的发展进步需要一个过程，我们不能轻易放弃。
很多人都知道华为缺少光刻机，其实，华为设计芯片用的EDA软件也遭到了封锁。
当年，我们也有自己的芯片设计工具EDA熊猫系统。
1993年，EDA熊猫系统问世，1994年，国外巨头Cadence进入中国市场。随后，其它巨头也解除对我们的封锁，合力围剿熊猫EDA。
1982年，科学院109厂的KHA-75-1光刻机，与世界最先进的水平差距不到4年。
1985年，机电部45所研制的分步光刻机样机，与国际最高水平对比，差距不超过7年。
随后，我们开始引入外国设备，差距开始加大。
而外国巨头对我们的封堵也越发的丧心病狂。
2015年，上海微电子即将启动90 nm光刻设备量产。《瓦森纳协议》马上解除限制，荷兰ASML的64nm光刻机进入中国市场。
套路很清晰，当我们有突破的时候，对方就取消封锁，用价格战来瓦解我们。
我们现在研究碳基芯片，国外的科学家也在努力，这是未来的方向。
在碳基芯片领域，道阻且长，我们有可能弯道超车。早一点行动，多一分努力，就有希望。
短时间内，华为无法依靠碳基芯片 来打破困局。
我们要做的就是正视差距，努力追赶，同时，更不能妄自菲薄，放弃自己的核心成果。
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！
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