哪些廠(chǎng)商已經(jīng)做好了5nm的規(guī)劃

即便是完全不了解芯片制造的人，想必也都聽(tīng)過(guò)5nm、7nm。近年來(lái)常常被用作第一定語(yǔ)的制程工藝，不僅成了消費(fèi)電子宣傳時(shí)的營(yíng)銷(xiāo)術(shù)語(yǔ)，其實(shí)也在半導(dǎo)體業(yè)界掀起了又一批潮流。不僅僅是A15、驍龍888、麒麟9000和谷歌Tensor這些手機(jī)SoC，還有不少I(mǎi)P與芯片廠(chǎng)商也都紛紛開(kāi)展了自己的制程切換工作。

隨著近期臺(tái)積電3nm可能陷入瓶頸的傳聞流出，許多人都猜測(cè)我們可能會(huì)在5nm的階段延遲一到兩年的時(shí)間。在各大代工廠(chǎng)的4nm出來(lái)之前，不妨先來(lái)看下有哪些廠(chǎng)商已經(jīng)做好了5nm的規(guī)劃。

AI芯片

今年一月，Ambarella公布了一款基于5nm制程的AI視覺(jué)處理器CV5。CV5支持錄制8K視頻或4個(gè)4K視頻流，適用于智能汽車(chē)攝像頭系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)等消費(fèi)級(jí)攝像頭和機(jī)器人攝像頭。CV5基于三星5LPE制程節(jié)點(diǎn)打造，結(jié)合了Ambarella強(qiáng)大的CVflow AI引擎，使用雙核Arm A76 CPU為各種AI算法提供所需的高性能，比如ADAS和SLAM。

得益于5nm的制程福利，CV5在錄制8K@30FPS的視頻時(shí)，功耗甚至不到2W，錄制8K@60FPS的視頻時(shí)功耗不到5W。這種功耗使得該SoC可以作為各種微型攝像方案的首選，比如GoPro等運(yùn)動(dòng)相機(jī)，既做到了高分辨率高FPS的實(shí)時(shí)回放，又解決了功耗過(guò)大造成的發(fā)熱和續(xù)航問(wèn)題。Ambarella的上一代CV25使用的僅僅是10nm制程，此次一舉跳至5nm，也證明了在A(yíng)I視覺(jué)領(lǐng)域5nm帶來(lái)的誘惑力非常足。

同樣用到了三星5nm制程的還有一家剛成立一年多的韓國(guó)芯片公司Rebellions，這家僅有26名工程師的Fabless公司主攻金融交易、PIM、自動(dòng)駕駛汽車(chē)和云服務(wù)器這些特定領(lǐng)域的芯片。前不久，韓國(guó)資產(chǎn)管理公司Qraft宣布將委托Rebellions打造一款A(yù)I金融芯片。

對(duì)Qraft有所了解的可能聽(tīng)過(guò)這家公司的推出的AI選股ETF，通過(guò)AI對(duì)特斯拉等股票進(jìn)行低買(mǎi)高賣(mài)的操作，創(chuàng)造了不小的回報(bào)率。但其系統(tǒng)仍基于通用GPU打造，為了滿(mǎn)足客戶(hù)不斷增長(zhǎng)的需求，Qraft決定讓Rebellions打造一款獨(dú)立的AI芯片。Rebellions認(rèn)為根據(jù)其開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)多年的芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，加上三星5nm帶來(lái)的優(yōu)異PPA表現(xiàn)，這種AI NPU芯片在高并發(fā)的金融交易中，性能表現(xiàn)可以遠(yuǎn)勝通用的CPU和GPU方案。在A(yíng)I自動(dòng)交易中，該芯片可以將微秒級(jí)的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步減半。

服務(wù)器芯片

同樣在5nm上大放異彩的還有服務(wù)器芯片，比如前不久發(fā)布的倚天710。阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥在云棲大會(huì)上發(fā)布了這款業(yè)界性能最強(qiáng)的ARM服務(wù)器芯片，該芯片基于臺(tái)積電5nm制程打造，采用了Armv9架構(gòu)，內(nèi)含128顆核心，CPU主頻最高達(dá)到3.2Ghz，還支持最新的DDR5內(nèi)存和PCIe 5.0接口。根據(jù)阿里巴巴給出的數(shù)據(jù)，這款芯片性能超過(guò)業(yè)界標(biāo)桿20%，能效比更是提升了50%以上，未來(lái)將用于阿里云的數(shù)據(jù)中心。

有著相同操作的還有Marvell，今年1月公布的OCTEON 10 系列DPU同樣采用了Arm的Neoverse N2處理器。該系列的旗艦DPU400最多包含36顆N2核心，最大頻率達(dá)到2.5GHz，支持12通道5200MT/s的DDR5內(nèi)存和8通道的PCIe 5.0。同樣在5nm的助力下，這款旗艦的典型功耗僅為60W，對(duì)比之下，Marvell目前OCTEON TX2系列旗艦CN98XX的最大功率可達(dá)120W。Marvell也提到5nm帶來(lái)如此低的功耗，可以讓OCTEON 10用上無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。

RISC-V芯片

盡管RISC-V架構(gòu)比較新，但先進(jìn)制程上的進(jìn)度倒是一點(diǎn)沒(méi)有落下。當(dāng)下不少高性能的RISC-V都采用了7nm制程，比如平頭哥的玄鐵910和Esperanto 的ET-SoC-1，RISC-V的擴(kuò)展性在先進(jìn)制程上得到了完美的體現(xiàn)。

今年4月，知名RISC-V公司SiFive宣布旗下OpenFive業(yè)務(wù)部門(mén)成功流片了首個(gè)臺(tái)積電5nm的RISC-V芯片。該SoC采用了2.5D封裝，集成了SiFive的E76 32位CPU內(nèi)核，OpenFive的D2D接口和HBM3 IP子系統(tǒng)，支持高達(dá)7.2Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。根據(jù)SiFive的說(shuō)法，這款SoC非常適合AI和HPC這樣的高性能應(yīng)用，而且SoC中其他部分在授權(quán)后可以用于其他臺(tái)積電N5的設(shè)計(jì)。

以太網(wǎng)交換機(jī)芯片

為了給下一代5G運(yùn)營(yíng)商邊緣網(wǎng)絡(luò)和最新的RAN部署模型做好準(zhǔn)備，Marvell推出了首個(gè)5nm的50G PAM4設(shè)備，Prestera DX 7321以太網(wǎng)交換機(jī)芯片。通過(guò)與上文提到的OCTEON 10 DPU結(jié)合，可以提供比現(xiàn)有方案低上50%的功耗。

這款5nm芯片帶來(lái)的不僅有功耗上的優(yōu)勢(shì)，還有速度上的優(yōu)勢(shì)。端口速度最高可達(dá)400Gbps，合計(jì)帶寬最高達(dá)到1.6Tbps。無(wú)論是Open RAN、vRAN還是傳統(tǒng)的RAN架構(gòu)都能享受到性能提升。這顆芯片的存在也意味著在與博通Trident系列芯片爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額時(shí)，有了一定的優(yōu)勢(shì)，但后者已經(jīng)開(kāi)始了5nm服務(wù)器芯片的篩選，相信不久后也會(huì)在交換機(jī)芯片上發(fā)力。

小結(jié)

5nm這樣的制程為頻率、能耗比和I/O速度等參數(shù)均帶來(lái)了提升，對(duì)于看重這些參數(shù)的市場(chǎng)玩家來(lái)說(shuō)，先一步做好5nm芯片的設(shè)計(jì)與布局，就有可能占據(jù)先機(jī)。但從以上芯片的功用我們也可以看出，除了手機(jī)SoC，基本都與消費(fèi)電子產(chǎn)品無(wú)關(guān)。

這不僅是因?yàn)橄M(fèi)電子與芯片設(shè)計(jì)本身的成本控制，7nm以下的制程還有很大的性能優(yōu)化空間也是原因之一。如果過(guò)早選用先進(jìn)制程，很可能被逐漸放緩的摩爾定律牽著鼻子走，難以做到可觀(guān)的隔代提升。不過(guò)若是急于彎道超車(chē)的話(huà)，倒是可以把5nm作為加速的催化劑。

責(zé)任編輯：haq