三星EUV 7nm翻车始末,到底EUV靠谱吗?

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从工艺开始分析

(注意,以下内容均源自我的个人推理,不代表任何专业观点,请勿引用,如出现相关利益纠纷,概不负责。)

难道说EUV只是一个骗人的把戏?当然不是,要不然麒麟990(5G)如何才能从69亿晶体管一下子暴涨到103亿的?这个问题根据我的分析,可以化为两小问题:

1、9825上的EUV和990上的有什么不同?

半导体界的“摩尔定律”指出,“当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。”这也就指出的制程升级的初衷,为了塞下更多的晶体管,所以像990这样的升级才是“合乎逻辑”的,而9820到9825呢?我们不妨看看它俩的配置有什么不同。

完全没有不同,就结构来说,所谓的性能提升8%原来就像上面官方原文据说的那样:“Mali-G76和Cortex-A75的时钟频率都更快,这使得Exynos 9825的整体运行调度比9820更积极。”只是提高频率的结果啊!这不是高通855 PLUS的套路么?难怪能效比反而下降了,因为所有机器都有一个合适的工作范围,大概是极限能力的50%,如果强行加压,虽然绝对能力会上升,但是效率是一定会下降的,这也从侧面反应了一个问题,9825的所谓工艺升级,其实对芯片基本没有提升或者提升极少。

这是为什么呢?问题就出在“不合逻辑”的升级上,9825根本没有增加晶体管,而芯片的面积也未见有缩小的报道,这也说明了这其实应该是一次不完全的升级。为什么这么说呢,因为芯片其实是一个立体的结构,只有最下面的一层硅板上有晶体管,其他的全都是铜的连接线,每个晶体管有3个引脚,60亿的晶体管就有180亿个触点需要连线!而且连线方式也不是1对1这样比初恋还青涩的结构,而是盘根错结,鳞次栉比。这些才是芯片最复杂的部分,一般有十几层厚。借用另一篇科普EUV文章的说法就是“比重庆魔幻立交桥还要复杂一万倍”。

右边仅仅是6个晶体管的连接,就已经如此复杂。

当制程进步后,晶体管当然会缩小,而为了塞入更多晶体管,铜线必须要变细才行,这才是一次完整的升级。据我不负责任的猜测,三星这一次很可能只是最下面一层硅板应用了EUV工艺,而铜线和9820一模一样,所以才会出现“几乎毫无提升”的现象。

这也就意味着,在9825上EUV的应用率非常低,它占工艺90%以上的铜线很可能还是8nm的旧工艺加工的。而铜线的长度才是决定一款芯片能耗是否下降的关键因素,所以现在我们回头两次解读三星官方的原话,发现实在是太鸡贼了:“晶体管性能提高20%~30%,耗电量减少了30%~50%”。你看,只说晶体管如何进步,却压根不提整体表现怎么样,也不是欺骗,就是只说一半的真话。现在再去看看三星的没有翻车的声明,看看是不是一个老师教的?

2、三星的EUV和台积电的有什么不同?

三星和台积电是手机芯片业的双雄,但是它们的实力并不相同,常年都是台积电领先且成熟。三星之所以能被星粉捧为“安卓之光”,全赖当年的猎户座7420,当时三星直接放弃20nm,实现了14nm工艺进度反超台积电的16nm工艺,风光了一把。

那么为什么三星能弯道超车呢,因为研发实力雄厚?当然不是,而是因为时任台积电技术抗把子的梁孟松因内部人事调动不公,愤而出走到了三星,将最新的技术也带了过去,据说此大佬的水平可以达到“不用直接透露技术细节,只要暗示三星哪些线路是行不通的,就可以为其省下大笔时间和经费”。为此台积电还在掌握足够证据后状告梁孟松胜诉,令他不得于2015年底前为三星提供服务。

可能出于民族情结,也可能是认为这片海洋更广阔,2017年梁孟松又来到了大陆的中芯科技,为中国的芯片业发展做贡献了。

那么失去的梁孟松三星又如何呢?古话有云“知其然,不知其所以然”,从别人那里挖来的技术,终究没有自己研发得来的扎实。之后台积电再次迎头赶上,而三星的工艺制程则成长缓慢,比如上一代的技术,台积电已经实现了7nm,而三星的却是8nm,据说这个8nm不过是10nm“魔改”而来,在很多关键性能上和台积电相距甚远。

总结:

这么看来9825是三星为了强抢首发,或许在来不及重新设计以及良品率不能保证的情况下,赶出了9825这么一个(很可能)升级不完全的半成品,给“摩尔定律拯救者”、“次世代技术”的EUV丢脸了。如果三星不能在今年第四季度加强工艺改进,吃透EUV这把无比锋利的手术刀,照这个形势下去,骁龙865的前途也是堪忧啊…… 怪不得有媒体报道,高通的5nm芯片最后还是选择了台积电来做。未来这一年,先怂着吧。


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