什么是3nm工艺芯片?

　　在半导体处理器的早期，曾经有一个简单的解释——人们只是测量晶体管的栅极长度，最初几十年的测量单位是微米(百万分之一米，或微米)，随着技术的成熟，测量单位逐渐增加到纳米(十亿分之一米，或纳米)。随着晶体管尺寸的减小，我们看到了性能的提高、功耗的降低和发热量的降低。当时，人们相对容易地说较小的晶体管比较大的晶体管更好，而且各制造商在工艺节点方面的改进也差不多。

　　然而，在过去的几十年里，仅根据晶体管尺寸来衡量性能提升已经变得更加复杂，因为集成电路设计的各种专有改进(从平面晶体管到各种类型的 3D 晶体管)和制造工艺有效地将晶体管的物理尺寸与工艺节点名称脱钩。因此，3nm 工艺芯片本质上是一个营销术语，与晶体管的尺寸没有直接关系。由同一家制造商生产的两代工艺节点(例如 5nm 和 3nm)的芯片在较小的工艺节点上应该具有较小的整体晶体管尺寸。但是，这些尺寸不一定与工艺节点名称相对应。

　　相反，按照现已废止的国际半导体技术路线图 ( ITRS ) 和后来的国际设备和系统路线图 ( IRDS ) 制定的处理器节点扩展计划，微芯片制造商按照路线图中的工艺节点名称(例如 5nm 工艺和 3nm 工艺节点)推销其每一代处理器。预计芯片将遵循 IRDS 对接触栅极间距和金属间距等尺寸的预测，但尺寸可能会更小。

　　因此，比较5nm 工艺芯片和 AMD 的 5nm 工艺芯片可能并不像查看晶体管栅极长度(或金属间距等其他指标)那么简单。新工艺节点命名法有多种提案，例如 GMT(确定晶体管密度)和 LMC(包括内存和互连密度)提案。与此同时，要比较竞争芯片的实际性能，或比较同一制造商不同代工艺节点之间的性能。

　　在这种情况下，已经开发了采用台积电 3nm 工艺的芯片，这是一个很好的例子，表明了工艺节点名称与制造商工艺之间的差异。没有更精确地说明正在使用台积电的哪种专有 3nm 工艺节点——N3、N3E、N3S、N3P 还是 N3X。

　　相反，有些公司详细介绍了与台积电 N5 工艺(属于 5nm 工艺节点)相比的代际改进。据称，与 N5 工艺相比，台积电的 3nm 工艺“目前在相同功率下速度提升高达 18%，在相同速度下功耗降低 32%，逻辑密度提高约 60%”。

　　3nm工艺芯片对于你来说意味着什么?

　　平均而言，晶体管越小，性能、功耗和散热性就越好。晶体管越小，晶体管密度也会越高。因此，由于晶体管内部和晶体管之间的传输距离越短，电子在电路中传输所需的时间就越短，从而提高了处理速度。它们还需要更少的能量来传输这些较短的距离，从而降低所需的输入功率，由于移动较少，以热量形式损失的能量也更少。

　　所有这些都意味着更好的性能、电池寿命和整体发热。这意味着采用 3nm 芯片的设备将比采用同一芯片制造商的 5nm 或 4nm 工艺芯片的设备速度更快、使用寿命更长。

　　当然，除了所使用的处理器或 SoC 之外，还有更多因素会影响这些指标。芯片设计或架构、与之配对的内存速度以及软件等其他因素都会影响终端设备(无论是智能手机、平板电脑还是 PC)的性能。

　　电池寿命还受到设备上其他组件(如显示屏)的功耗以及硬件和软件优化的影响。散热在很大程度上取决于设备的设计以及与之结合的冷却量。

　　新一代工艺节点芯片的生产成本更高，而且在生产初期每片晶圆的产量低于前几代芯片，这也意味着它们将限于公司生产的高端手机和平板电脑。因此，至少在未来一年内，你可以预计 3nm 工艺芯片的智能手机和平板电脑将只出现在各家制造商的旗舰产品中。