TechInsights：關(guān)于納米的謊言

代工廠(chǎng)放任客戶(hù)編造制造工藝謊言

許多人偶爾會(huì )謊報自己的年齡或體重，但若公司出現了謊報行為，則可視為虛假廣告或至少構成了品牌稀釋。最近的半導體市場(chǎng)就出現了這種情況，當時(shí)，兩家領(lǐng)先的代工廠(chǎng)都放任客戶(hù)聲稱(chēng)他們采用了4納米工藝，而實(shí)際使用的卻仍是5納米技術(shù)。這種情況讓雙方均形象受損，尤其是代工廠(chǎng)。而這背后，也意味著(zhù)晶體管發(fā)展的緩慢。

這個(gè)問(wèn)題最初始于三星。在與臺積電下一個(gè)節點(diǎn)的長(cháng)期競爭中，三星在交付5納米芯片的一年后宣布將于2021年底交付生產(chǎn)4納米芯片。如圖1所示，臺積電計劃在5納米和4納米節點(diǎn)之間用兩年時(shí)間，在2022年第2季度交付后者。為避免給三星耀武揚威的機會(huì )，臺積電決定將其N(xiāo)4節點(diǎn)的進(jìn)度“拉快”兩個(gè)季度，以恰巧趕上競爭對手（參見(jiàn)MPR，“認為3納米芯片值得等待的人數減少”）。首個(gè)（也是迄今為止唯一一個(gè)）使用N4的芯片是聯(lián)發(fā)科的天璣9000。

圖1：經(jīng)修訂的鑄造工藝路線(xiàn)圖。臺積電聲稱(chēng)已交付了2021年末生產(chǎn)的4納米節點(diǎn)目標，只是當時(shí)誤標為5納米技術(shù)而已。

臺積電可以突然從其通常嚴格而耗時(shí)的生產(chǎn)認證周期中足足擠出六個(gè)月的時(shí)間，對于這一點(diǎn)，我們本就應該感到懷疑。但是，當TechInsights分析天璣9000并發(fā)現關(guān)鍵工藝尺寸與臺積電早期N5產(chǎn)品完全相同時(shí)，情況就不妙了（參見(jiàn)MPR，“Plus尺寸現可提供尺寸9000”）。該代工廠(chǎng)聲稱(chēng)的4納米產(chǎn)品是虛假的，正如聯(lián)發(fā)科技聲稱(chēng)擁有4納米處理器一樣。

與此同時(shí)，在一個(gè)“遙遠的星系”……

與此同時(shí)，三星的智能手機部門(mén)正準備推出Galaxy S22，并注意到該公司自有的Exynos 2200采用4納米技術(shù)制造，但高通的驍龍8 Gen 1（出現在一些S22型號內）采用5納米技術(shù)制造。為避免客戶(hù)對一種處理器（較于另一種處理器）的渴望，兩家公司決定將8 Gen 1作為4納米部件推出。因為三星生產(chǎn)這兩種產(chǎn)品，所以它創(chuàng )造了一種稱(chēng)為4LPX的新工藝，像N4一樣，只為一種產(chǎn)品服務(wù)。在分析了驍龍芯片后，TechInsights發(fā)現4LPX在物理上與5LPE沒(méi)有什么不同。

諷刺的是，唯一使用真正4納米技術(shù)的產(chǎn)品比假冒的4納米產(chǎn)品表現更差。三星在將其4LPE工藝投入生產(chǎn)方面過(guò)于冒進(jìn)，導致Exynos 2200高缺陷率和低能效——特別是在其新的圖形引擎中（參見(jiàn)MPR， “Exynos 2200 首次搭載 AMD GPU”）。由于Exynos芯片供應有限，該手機制造商在大多數Galaxy S22型號中安裝了驍龍處理器。

這些生產(chǎn)困境進(jìn)一步促使高通放棄，轉而針對臺積電更新版的N4P創(chuàng )造了一種新版本的旗艦處理器，稱(chēng)為驍龍8+ Gen 1，我們認為這才是真正的4納米技術(shù)。新版驍龍是首個(gè)公開(kāi)的N4P產(chǎn)品，不過(guò)我們預計蘋(píng)果的A16也會(huì )使用N4P。這兩種芯片都已經(jīng)投產(chǎn)，并將在9月份左右應用于手機。

臺積電通常會(huì )給蘋(píng)果一到兩個(gè)季度的獨家使用權來(lái)使用其最新的制造技術(shù)?？吹礁咄ǔ霈F在首批客戶(hù)名單上令人驚訝，尤其是考慮到其基于驍龍的智能手機與蘋(píng)果的iPhones直接全面競爭。臺積電顯然愿意打破蘋(píng)果的獨家地位，以便從三星手里奪取一項主要設計。（高通在許多其他產(chǎn)品上使用臺積電，但過(guò)去幾款旗艦處理器都是基于三星產(chǎn)品制造的。）

真相很難面對

為什么代工廠(chǎng)突然虛報其晶體管進(jìn)展情況？這比承認進(jìn)展疲軟要容易得多。假冒的4納米工藝和“真正”4納米工藝之間的區別僅僅在于5%的光學(xué)收縮（10%的面積縮減）。即使是這小小的進(jìn)步也打破了三星的產(chǎn)量模型，臺積電花了兩年時(shí)間才完成。兩家代工廠(chǎng)預計明年將實(shí)現3納米量產(chǎn)，而盡管他們在4納米工藝方面奮力掙扎，卻未能激發(fā)多少信心。

考慮到節點(diǎn)之間的間隔時(shí)間較長(cháng)，代工廠(chǎng)可能會(huì )在等待下一個(gè)節點(diǎn)的同時(shí)提高速度、功率或產(chǎn)量（最終達到相同的效果）。例如，雖然4LPX與5LPE具有相同的尺寸，但前者可能會(huì )提供一些其他優(yōu)勢來(lái)證明其有資格獲得新名稱(chēng)。但是在晶體管密度沒(méi)有任何提高的情況下，名稱(chēng)應采用5LPX，以表明該工藝仍然屬于5nm節點(diǎn)的范疇。大多數人用5nm或4nm的簡(jiǎn)寫(xiě)來(lái)代替完整的工藝名稱(chēng)，所以數字還是很重要的。

盡管偽造新節點(diǎn)可以讓代工廠(chǎng)擺脫短期困境，但這對他們來(lái)說(shuō)是有害的。吹捧一個(gè)假冒的4納米里程碑并放任客戶(hù)大肆宣傳，會(huì )稀釋代工廠(chǎng)品牌的價(jià)值。如果4納米不是真正的4納米，那么節點(diǎn)名稱(chēng)還有意義嗎？如果可以重新命名一個(gè)較舊的工藝，為什么要為4納米技術(shù)承擔額外的成本呢？

一段時(shí)間以來(lái)，代工廠(chǎng)沒(méi)有在節點(diǎn)數量和晶體管密度之間保持嚴格的相關(guān)性（參見(jiàn)MPR，“社論： 納米狂熱”）。但至少當他們在名稱(chēng)中采用一個(gè)更小的納米數字時(shí)，就表明其已取得了一些密度方面的進(jìn)步。公然將一個(gè)5納米工藝重新標記為4納米，則抹殺了節點(diǎn)編號的最后一絲意義。所以，當某個(gè)代工廠(chǎng)宣稱(chēng)其已達到下一個(gè)新水平的時(shí)候，直到拆機確認前，請切勿輕信。同樣的道理也適用于那些吹噓自己實(shí)現新制造技術(shù)的芯片供應商。隨著(zhù)摩爾定律磕磕絆絆走到盡頭，最后留給我們的唯有謊言、該死的謊言以及那些毫無(wú)意義的節點(diǎn)名。