納米越小的芯片越好嗎?納米是長度單位芯片裡的單位納米，代表芯片（處理器、半導體）制造工藝的不同工藝階段，根據國際半導體技術藍圖(ITRS)【2017年後不再更新，繼任者是被國際設備和系統路線圖(IRDS)】，對半導體制程過程節點的定義如下：，下面我們就來說一說關于納米越小的芯片越好嗎?我們一起去了解并探讨一下這個問題吧!

納米越小的芯片越好嗎

納米是長度單位！芯片裡的單位納米，代表芯片（處理器、半導體）制造工藝的不同工藝階段，根據國際半導體技術藍圖(ITRS)【2017年後不再更新，繼任者是被國際設備和系統路線圖(IRDS)】，對半導體制程過程節點的定義如下：

芯片的技術節點（工藝節點、節點等）指一個特定的半導體制造工藝和其設計規則，不同的節點通常意味着不同的電路設計和架構。通常，技術節點越小意味着特征尺寸越小，從而生産出更小且速度更快且功率效率更高的晶體管。從這個意義上講，越小的技術節點（納米數小），代表着生産難度更大，所需要的工藝水平越高，自然，技術也就越先進。

納米是什麼米？納米是用于測量長度的測量單位。1納米等于一米的十億分之一，因此，納米絕對不是用來測量長距離的。相反，它們用于測量極小的物體，例如現代CPU中的原子結構或晶體管，單個納米比毫米小一百萬倍。所以，納米非常小。

芯片中晶體管是什麼結構？任何芯片、IC、處理器、内存或GPU都是由大量晶體管的集成制成的。由于此類芯片是在内部集成了大量晶體管制成的，通常将其稱為IC（集成電路）。并且根據制造這種芯片組的集成晶體管的數量，将它們分為SSI（小規模集成），LSI（大規模集成）或VLSI（超大規模集成）。晶體管由于集成電路（例如計算機處理器）包含微觀組件，因此納米對于測量其尺寸非常有用。實際上，納米定義了不同的處理器時代，代表處理器（芯片）制造工藝的不同工藝階段，這基本上是一種工藝技術，其中包括所涉及的制造工藝（如光刻）和物理參數（如尺寸和厚度）等，其中數字定義了晶體管與CPU中其他組件之間的距離。

晶體管實質上由漏極（Drain），源極（Source）和栅極（Gate）組成。在源極和漏極之間有一條使電子（從而電流）流動的路徑，稱為通道。Gate負責控制通道的寬度。通道越寬，電子在通道中流動的速度越慢，反之亦然。處理器中提到的納米技術是通道之間平均距離的度量。晶體管越小，源極與漏極之間的距離越小，形成栅極下方的導電溝道所需的電子或空穴的數量就越少。需要較小的輸入電壓以産生較少的功耗，栅極的最小寬度就是工藝制程中的X納米。

處理器架構——納米技術：任何芯片，無論是處理器，内存還是GPU，都是通過集成大量晶體管制成的。晶體管隻是電子信号的開關，具有兩種狀态（ON/OFF）。納米架構是晶體管的大小。尺寸越小，可将更多晶體管嵌入到處理器芯片中，從而增加其計算量。45nm，32nm，28nm，14nm，10nm和7nm基本上是采用新制造技術的晶體管的縮放比例。芯片的長度越短，電流（或信息）可以流過的速度就越快。同樣，較短的芯片消耗的電壓更少。

過程節點的大小（以納米為單位）描述了芯片最小可能元素的大小。可以這樣想象：如果芯片的設計是數字圖像，則一個"像素"的大小将是處理大小。制程越小，可獲得的分辨率越高。制造商可以使晶體管和其他組件更小。這意味着更多的晶體管可以塞滿較小的物理空間。

在給定的空間中可以容納的晶體管越多，處理能力就越大。芯片組上使用的每個晶體管都将具有較小的尺寸。因此，可以在芯片組内部封裝更多數量的晶體管，這些晶體管的尺寸與以較大納米距離制造的芯片組的尺寸相同。如果平均縮小晶體管的所有部分，則該晶體管的電性能不會改變。

在小型芯片組中制造大量晶體管的設施可提供更多功能。

較小的晶體管速度更快，這使它們可以以更高的時鐘速率工作。這樣可以提高性能。這是由于計算并行性和緩存大小的增加。因此，如果希望加快芯片速度或添加新功能，則最好的辦法是縮小其晶體管的尺寸。

較小的工藝也具有較低的電容，從而允許晶體管以更少的能量更快地打開和關閉。晶體管可以打開和關閉的速度越快，它的工作速度就越快。以更少的能量導通和截止的晶體管效率更高，從而降低了處理器所需的工作功率或"動态功耗"。動态功耗較低的芯片将使電池耗電更慢，運行成本更低并且更加生态友好。

較小的芯片也更便宜。芯片是在圓形矽晶片上制成的。一個晶圓通常将包含數十個處理器管芯。較小的工藝尺寸将産生較小的管芯尺寸。而且，如果管芯尺寸較小，則可以在單個矽晶片上安裝更多管芯。這導緻制造效率的提高，降低了制造成本。開發新工藝确實需要大量投資，但是在收回成本之後，每個芯片的成本将大大下降。

散熱。尺寸較小時，由晶體管産生的熱量将具有較小的散熱面積，這可能會導緻芯片組過熱。

較小的晶體管更難制造。随着晶體管的縮小，制造以盡可能高的時鐘速度運行的芯片變得越來越困難。一些芯片将無法以最高速度運行，并且這些芯片将被"綁定"或标記為具有較低時鐘速度或較小緩存的芯片。較小的工藝通常會以較低的時鐘速度合并更多的芯片，因為制作"完美"的芯片更具挑戰性。制造商小心翼翼地消除盡可能多的問題，但這通常歸因于模拟世界不可避免的變化。

較小的晶體管也具有更大的"洩漏"。洩漏是晶體管在"關"位置時允許通過多少電流的度量。這意味着随着洩漏的增加，靜态功耗或晶體管空閑時消耗的電量也會增加。洩漏量更大的芯片即使在不活動時也需要更多的功率，從而更快地消耗電池并降低運行效率。

較小的過程可能會降低産量，從而導緻更少的全功能芯片。這可能導緻生産延遲和短缺。這使得收回開發新工藝所需的投資更加困難。這種風險因素是任何新制造工藝的基礎，但對于像半導體制造這樣精确的工藝而言，風險尤其如此。

移動互聯網的飛速發展，帶動了半導體行業的科技進步。在芯片制造領域，智能手機芯片的制作工藝和進度，大幅度的領先于傳統的PC行業，是極具代表性的産業。追求更好、更快、更小的芯片是智能手機芯片不斷前行的目标，這裡就納米對智能手機的影響展開。

談論智能手機之繞不開的話題：納米？在智能手機的世界中，不斷看到終端制造廠商互相競争，每年都在配備最新的X納米處理器的同時發布旗艦智能手機。旗艦産品或任何智能手機必須具備的關鍵功能是性能、功耗和散熱，在此基礎上它應具有無滞後，快速且高效的界面，而這些都與"納米"有關。智能手機的性能取決于各種因素，例如應用程序優化、RAM大小、操作系統和處理器的優化，而這其中，處理器的性能是重中之重，芯片制程工藝的數值是旗艦機比對的關鍵性能指标，相當于一個水杯的容量，決定着可以裝多少水。下圖統計了近年來Android手機在安兔兔上的跑分，但就芯片比對而言，制程的進步的确帶來了性能的飛躍（藍色：旗艦機，黃色：中端機，紅色：低端機）。

移動處理器頭痛的心髒健康指數——"納米"，工藝節點越小，意味着更高的性能、更低的功耗和更高的集成度，也就意味着單位生産力更高，智能手機的心髒——芯片更強。

為什麼晶體管之間的距離，納米很重要？智能手機是便攜式設備，這意味着它的空間有限，隻能有限地容納其硬件部件。所以不能使用标準的計算機和筆記本電腦處理器，因為它們的尺寸很大，這意味着需要更好的散熱系統，這隻會有一個結果——"空間不足！"。因此，許多公司已經開發了非常小的間距晶體管，以适合納米面積的小型處理器，從而使其與智能手機兼容。移動處理器中的是處理器内部晶體管之間的最短距離。高通、三星、聯發科、華為和蘋果是為智能手機開發"納米"移動處理器的領先公司。近年來，移動處理器中的"納米"計數一直在從12納米減少到10納米再到7納米（高通骁龍865、華為麒麟990）。納米制造工藝術語定義了處理器的尺寸。使用20nm晶體管，可以将大約2500億個晶體管安裝在指甲大小左右的矽晶片上。比如說有一個盒子可以容納100個大小為10cm的橡皮擦，每個橡皮擦之間相距1cm。如果減少橡皮擦之間的長度，我們可以容納更多的橡皮擦吧？在移動處理器中的納米後面使用類似的邏輯。同樣，如果減小處理器中晶體管之間的距離，則可以安裝更多的晶體管。更多的晶體管緊密堆疊在一起，這意味着在減少處理的同時電子的傳播路徑。這意味着更快的處理能力，更少的熱量産生和低功耗。因此，移動處理器中的納米越小，效率和功能就越強大。

高通公司的Snapdragon 855是在7納米FinFET處理器上設計的，與10納米芯片相比，可提供高達45％的性能提升或25％的功耗降低。

晶體管可以看做是單個處理單元，制程越小，可以在同一區域内放置的晶體管就越多，芯片中晶體管集成度就越高，從而可以進行更快，更高效的芯片設計，芯片中的晶體管數量傾向于确定芯片的處理能力。

智能手機處理器可能無法提供PC和服務器硬件的最佳性能，但是這些小芯片在制造工藝方面一直處于業界領先地位。智能手機芯片第一個制造出了10nm和7nm尺寸的芯片，看起來它們很快也将達到5nm。先進的制造技術為提高能效，減小芯片尺寸和提高晶體管密度鋪平了道路。

如果不談論摩爾定律，就無法提及納米和晶體管密度。簡而言之，摩爾定律預言了加工技術的持續改進水平。通常将芯片收縮的速度與摩爾的預測進行比較，以衡量技術進步是否在放緩。摩爾定律是一項古老的觀察，觀察到芯片上的晶體管數量每年都會翻番，而成本卻減半，這種情況已經維持了很長時間，但是最近一直在放緩。

縮小工藝尺寸是很困難的，但是這樣做的好處是促使制造商追求越來越小的工藝尺寸。由于有了這種推動力，消費者每兩年就能獲得更快，更高效的芯片。這些進步使像智能手機這樣的技術奇迹成為可能，并将帶來下一代技術成就。

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