华为用堆叠、面积增大解决芯片问题背后：6块14nm才顶一块5nm

众所周知，在华为2021年财报发布会上，华为轮值董事长郭平公开表示：“华为未来将推进三个重构，用堆叠、面积换性能，用不那么先进的工艺也可以让华为的产品有竞争力”。

从这句表述中，大家可以看到，华为其实想到了两个办法，一是用堆叠、二是用面积增大的方式，将不那么先进的芯片，也变成有竞争力，就是比肩先进芯片。

考虑到目前大陆最先进的工艺是14nm，而像三星等晶圆大厂，最先进的技术已经是4nm，甚至要进入3nm了。

于是很多网友表示，用14nm的工艺的芯片，利用堆叠、面积增大的方式，不说比肩3nm，能比肩5nm么？

事实上，堆叠、面积增大的原理是一样的，只是堆叠是上下这种结构，而面积增大，更多指的是平铺这种结构。

按照中芯的工艺，14nm工艺时，其晶体管密度约为30MTr／mm，也就是每平方毫米达到3000万个。而TSMC的工艺，在5nm时晶体管密度为173MTr／mm，每平方毫米达到1．73亿个。

这样说起来，TSMC的5nm工艺，其晶体管密度是中芯14nm的6倍左右。

芯片是由晶体管组成的，一定程度上我们可以先假设晶体管数量相同时，芯片的性能相同。那么如果要达到5nm芯片同样的性能，要使用14nm的工艺时，其面积必须是5nm芯片的6倍才行，这个逻辑，应该大家都能理解吧。

换句话来说，一块5nm芯片，如果在14nm工艺下，理论上需要6块同样大小的芯片，才能够实现同等的芯片，因为只有这样，晶体管数量才一样多。

而这6块同样大小的芯片，可以是平铺，变成了原来面积的6倍大，这就是面积换性能。也可以是6块上下叠加在一起，变得更厚，这就是堆叠。

就像上面图示的一样，当然以上只是示例，实际堆叠不一定是6层，也可以是2张一层堆3层，或者3张一层堆2层，我画得比较简单，但原理应该说清楚了。

在6倍面积，或者6倍厚的体积下，确实能够让14nm的芯片，实现了5nm芯片的性能，单说性能，这确实是可行的。但面积增大也好，体积增厚也好，带来了两个缺点：

1、功耗应该是原有芯片的6倍；

2、面积或体积是原有芯片的6倍；

在手机这种追求功耗、发热、面积／体积的产品中，这种方式明显不可行，内部空间不足，电池太小，扛不住，发热太大，也没法用。

但在一些不追求功耗、面积／体积、发热的机器中，其实是可以实现的，但这样的机器会有多少？所以情况其实还是不容乐观的。

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