5nm 工藝技術(shù)，將讓 5G 手機芯片和終端邁入另一階段

最近一直收到某運營商的“騷擾電話”讓我升級 5G 套餐，居然有一種“久違”的感覺，腦海中頓時升起一個念頭：5G 時代真的來了！無奈，手機還停留在 4G 時代，只能婉拒。此時已經(jīng)步入 2020 年 6 月，升級到 5G 的時機到了嗎？

去年此時，單從 5G 手機處理器來看，商用方案寥寥無幾，5G 終端手機大多還在測試階段，而今年則大不相同，高通、三星、海思、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳已經(jīng)推出多款 5G SoC，從低端到高端基本全覆蓋，華為、小米、vivo、OPPO 上架了多款 5G 智能手機，5G 市場一片欣欣向榮。

高端市場的“三足鼎立”

看高端 5G SoC 市場，華為海思發(fā)布了麒麟 990，高通發(fā)布了驍龍 865，聯(lián)發(fā)科最近發(fā)布了天璣 1000+，高端市場可謂“三足鼎立”。因為 5G 處理器直接決定了手機的性能，所以在手機發(fā)布會上，蘋果的庫克、小米的雷軍、華為的余承東每次都會首先強調(diào)處理器的亮點。三款芯片性能孰強孰弱？不妨列出來對比一下：

在不考慮功耗的前提下，內(nèi)核架構(gòu)越先進，數(shù)量越多性能越強。三者都采用了 4 大核+4 小核的架構(gòu)，其中驍龍 865 和天璣 1000+均采用了 A77，麒麟 990 采用了 A76，驍龍 865 和天璣 1000 的內(nèi)核配置更勝一籌；但是從主頻來看，麒麟 990 最高主頻 2.86GHz，驍龍 865 為 2.85GHz，天璣 1000+為 2.6GHz，麒麟 990 更占優(yōu)勢；可是麒麟 990 的只有一顆內(nèi)核主頻達到了 2.85 最高，其它配置并不出彩，跑分結(jié)果顯示，驍龍 865 最快，天璣 1000+其次，麒麟 990 最低。

在網(wǎng)絡(luò)速率方面，驍龍 865 的上傳速率和下載速度最高，分別是 3.0Gbps 和 7.5Gbps；麒麟 990 的上傳速率和下載速度最低，分別是 1.25Gbps 和 2.3Gbps；天璣 1000+居中。網(wǎng)絡(luò)速率參數(shù)高是否意味著在實際應(yīng)用中網(wǎng)速就快？有網(wǎng)友通過測速軟件 Speed Test 做了測試，用同一個 5G 手機卡、在同一地點進行網(wǎng)速測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)天璣 1000 和麒麟 990 的上傳速率和下載速度相近，都比驍龍 865 要好，而天璣 1000+的 5G 高速層信號覆蓋比天璣 1000 擴大 30%，可見天璣 1000+在網(wǎng)絡(luò)速率方面更具優(yōu)勢。

目前，在終端手機上，華為 P40、華為 Mate 30、榮耀 V30 等采用了麒麟 990，vivo iQOO Neo3、RedmiK30 采用了驍龍 865，vivo iQOO Z1 采用了天璣 1000+，三款芯片都推出了對應(yīng)的手機產(chǎn)品，對于終端用戶來說，可選擇的范圍進一步加大。

中低端市場遭到“哄搶”

如果說高端產(chǎn)品可以代表一個公司的最高技術(shù)實力，那么中低端市場作為出貨量最大的市場，一定是兵家必爭之地，三星、海思、高通、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳在中低端市場也在狠狠發(fā)力，聯(lián)發(fā)科在上個月發(fā)布了天璣 1000+，緊接著就發(fā)布了天璣 820，對 5G 市場可謂勢在必得。

對比性能，5 款芯片均采用了 8 核架構(gòu)，其中只有三星 Exyno980 采用了 A77，其它幾款均采用了 A76，但是 Exyno980 只采用了 2 個 A77，在性能上的優(yōu)勢并不明顯。天璣 820 的最高主頻可以達到 2.6GHz，和天璣 1000+持平，遠高于麒麟 820、驍龍 765G、Exyno980。

從制造工藝來看，虎賁 T7520 和驍龍 765G 均采用了 EUV 工藝，而虎賁 T7520 激進地采用了 6nm EUV 工藝。對于手機處理器來說，制程越小、耗電量越低，能提升性能的空間也越大，所以手機芯片廠商爭相向著更先進工藝節(jié)點進發(fā)。雖然虎賁 T7520 沒有給出最高主頻，但是從所采用的工藝來看，不會比驍龍 765G 的主頻低。

從 CPU 和 GPU 跑分結(jié)果來看，不算虎賁 T7520（目前虎賁 T7520 未知），天璣 820 得分最高，正如聯(lián)發(fā)科所言，天璣 820 就是要追求速度快，確實天璣 820 的整體優(yōu)勢比其它幾款更明顯。

從終端手機的性能才能最終體現(xiàn)手機芯片的性能，如今只有采用虎賁 T7520 的終端沒有消息，采用其它幾款芯片的 5G 手機已經(jīng)紛紛上市。華為 nova 7 SE、榮耀 30S、榮耀 X10 等采用了麒麟 820，OPPO Reno3 Pro 采用了驍龍 765G，Reno3 元氣版采用了驍龍 765，Redmi 10X Pro 采用天璣 820，vivo X30 采用了 Exyno980，5G 手機市場已經(jīng)呈現(xiàn)百花爭鳴的態(tài)勢，就連一直高傲的蘋果也已經(jīng)開始甩貨 4G 產(chǎn)品，估計用不了多久蘋果也要加入 5G 市場參與競爭。

萬眾矚目的5nm工藝

每次談手機和手機芯片都要談到制造工藝，作為手機產(chǎn)品，用戶最關(guān)心的就是運行速度和功耗，速度快才能讓用戶更好地玩游戲、刷視頻，功耗低才能滿足用戶對更長待機時間的需求。而只有制程更小、耗電量才更低，性能提升空間才更大，因此 EUV 對于手機芯片性能的提升非常關(guān)鍵。

光刻機分為紫外光源（UV）、深紫外光源（DUV）、極紫外光源（EUV），EUV 是目前最頂級的光刻技術(shù)，工藝光源波長縮短到 13.5nm，接近 X 射線的精度，可以在 SoC 硅基上進行更為精密的光刻，從而帶來極高的光刻分辨率，成本、性能、功耗更加平衡。比主流 193nm 波長光源，光刻分辨率提升了約 3.3 倍。制造工藝的改進到底帶來多少性能的提升？根據(jù)官方資料，驍龍 765 系列采用 7nmEUV 工藝，相比 8nm 工藝功耗降低 35%；虎賁 T7520 相比初代 7nm 晶體管密度提高 18%，芯片功耗則可降低 8%。

對于 5G 手機市場，大眾都在等待 5nm 工藝的大規(guī)模量產(chǎn)，臺積電預(yù)計 2021 年會實現(xiàn)量產(chǎn)。從功耗比較來看，相對 7nm 采用超低閾值電壓技術(shù)，5nm 將采用極低閾值電壓技術(shù)，能有效減少器件的待機功率，從而減小器件的能耗，使得 5nm 器件能夠?qū)崿F(xiàn) 15%~25% 的速度提升。雖然 5nm 產(chǎn)品的性能沒有成倍提高，但是進入 5G 時代后，芯片密度很關(guān)鍵，5nm 技術(shù)將在芯片中實現(xiàn) 171.3MTr/ mm 的晶體管密度，而 7nm 只有 91.20 MTr/ mm。臺積電表示，5nm 節(jié)點技術(shù)將會實現(xiàn) 7nm 節(jié)點 1.84 倍的晶體管密度。

高通美國副總裁 Geoffrey Yeap 博士分析，一個典型的手機 SoC 芯片上承載的晶體管 60% 來自邏輯電路，30% 來自 SRAM 存儲模塊，剩下 10% 來自模擬接口，5nm 技術(shù)將能夠減小 35%-40% 的芯片大小。由此可見，5nm 的大規(guī)模量產(chǎn)將讓 5G 手機芯片和終端邁入另一階段。

說了這么多手機芯片對比，現(xiàn)在到底適不適合升級 5G 手機？為此，我特意請教了資深通信專家，他的回答是：可以換，因為現(xiàn)在終端選擇多了，而且資費套餐也豐富了，當然如果能再等等，到 9、10 月，資費還會更偏宜。
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