iPhone 12背后，5纳米芯片秘辛

苹果iPhone 12率先引领发布5纳米芯片，一周之后，华为mate 40也将采用5纳米制程的海思麒麟9000，两个月之后，vivo x60将会采用三星的Exynos 5纳米芯片。5纳米芯片究竟意味着什么？
苹果发布iPhone 12系列手机，是全球首款采用5nm工艺芯片的手机。BBC的报道分析，为了在5纳米芯片制程的优势，苹果不惜包下台积电三分之二的5nm产能。
在发布会上提起A14芯片，苹果CEO库克难掩得意，称其为“史上最快的智能手机芯片”并“领先竞争对手几代”。
而事实来看，苹果领先不了多久，可能也就是几天。几天之后，华为mate 40将会同样采用5纳米制程的芯片，余承东早就说了，那颗芯片才是行业最领先，领先对手几个身位的存在。

芯片工业的进步和竞争在毫厘之间
作为全球首款正式上市的5nm手机芯片，苹果A14芯片集成了118亿个晶体管，比A13芯片晶体管数量增加了近40%，这得益于5纳米的制程优势。
苹果介绍，相比上一代，这颗芯片的CPU处理和图像处理速度提升了50%，其神经网络机器学习模型处理速度提升最高达80%。
5纳米芯片有什么好处？苹果在推介iPhone 12的时候介绍，可以让用户在剪辑4K高清视频、拍摄超高画质照片和玩手游时会更加流畅。比如苹果在iPhone 12发布现场演示的《英雄联盟》。
这可能对于5G网络来说非常重要，毕竟，现在5G特色的应用几乎没有。视频是可能的方向之一。
同时，5纳米芯片还能让手机功耗更低。这对iPhone 12可怜的电池配置来说，比较重要。
5纳米争锋，ASML魅影

BBC用一句话来形容纳米――每一秒钟，头发生长出的长度，是十亿分之一米。
同前几代的芯片制程进步一样，5纳米芯片工艺意味着芯片当中的晶体管进一步缩小，整颗芯片可以封装进去数十亿个晶体管，其晶体管上通断开关只有25个原子宽。
采用了5纳米制程工艺的A14、海思麒麟9000、Exynos的计算能力更强。这是iPhone 12、华为mate 40以及vivo x60比其他手机更聪明的基础。苹果A14 芯片当中，大约每平方毫米1.71亿个晶体管。
2016年，苹果、华为等率先采用了7纳米的工艺，当时，业内曾经断言，5纳米将不会很快到来。改变进程的，是时下中国舆论界的大明星――荷兰光刻机公司ASML。

ASML行业内毁誉参半
ASML开创的极紫光工艺，使得在硅片上更加精细化地蚀刻电路称为可能。BBC在其报道中称，一台ASML的光刻机的售价在1.23亿美元。
价格高企，但是对于台积电、中芯国际、三星这些芯片制造业公司而言，仍然划算，其关键原因在于提升了良率。
BBC原因一位行业分析人士的话称，ASML光刻机所做的事情，类似于在火星表面用纸飞机去撞击邮票，在如此小尺度上，精确度是关键。
ASML的这种工艺相当于将“画笔”从原有的记号笔换成了细线笔，只不过这支特殊的笔用的不是墨水，而是微弱的光。
ASML公司解释，“用高能量的工业级激光照射到一滴融化的锡上，可以将其汽化并使它产生等离子体，等离子体就会发出紫外线光。这个过程每秒进行5万次，因此5万滴锡就能产生足够的紫外线光。我们再用平面镜去捕获光线，将光投射到掩膜，随后用透镜固定，编码成芯片设计图，最后照射到硅片的光敏涂层，芯片布线就被雕刻完成。”
听起来似乎并不复杂，但到目前为止，只有两家芯片代工厂实现了5nm工艺的量产，一家是台积电，另外一家是三星。
台积电是这次上市的苹果A14芯片独家制造商，也是海思麒麟9000的制造商。三星的首款5nm芯片Exynos 1080将于12月上市，vivo X60将会率先采用。
更智能的智能手机

随着芯片技术的发展，更多的晶体管被塞进芯片中，更多的“计算”任务现在可以本地处理，无需网络就可以完成语音转录、照片中人物的识别，包括有些AI任务也可以在智能手机上运行，帮助手机更好的感知周围环境，与世界发生交互。
本地处理能力非常关键，尤其是涉及到一些个人隐私等等的数据运算。但是，本地处理能力提升，也意味着硬件功耗的提升。

极紫光工艺EUV，已成大众话题
采用更小的晶体管可以用更低的功耗来运行，也意味着它们的运行速度会更快。台积电就表示，在相同功率下，其5nm工艺下的晶体管运行速度比7nm快15%。
这也将有助于整体芯片的设计，设计人员可以有更多空间去加专用加速器。BBC援引行业专家的话称，“针对图像处理、音频信号处理、视频编码等特定任务，可以设计加速器来实现任务加速或降低功耗。”
苹果的A14芯片完成机器学习任务的速度比A13快10倍。5纳米芯片可以应用的领域不只是手机，还包括智能眼镜、智能手表、自动驾驶等等领域，这些都需要变得更聪明。

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