在5nm芯片這件事情上，高通、蘋果、華為這些巨頭們都被截胡了？

根據(jù)最新爆料，有接近臺(tái)積電的消息人士稱比特大陸的5nm礦機(jī)芯片已經(jīng)完成封裝，如果消息屬實(shí)，那么它就有可能成為全球第一款5nm芯片，哪怕是測試級的，依然會(huì)截胡蘋果或者華為的首發(fā)。

日前臺(tái)積電公布的信息顯示，將于明年上半年正式量產(chǎn)的5nm工藝良品率已達(dá)80%，進(jìn)展順利，之前預(yù)計(jì)會(huì)是蘋果A14或者華為麒麟1020處理器首發(fā)。

5nm是臺(tái)積電的又一個(gè)重要工藝節(jié)點(diǎn)，分為N5、N5P兩個(gè)版本，前者相比于N7 7nm工藝性能提升15%、功耗降低30%，后者在前者基礎(chǔ)上繼續(xù)性能提升7%、功耗降低15%。

臺(tái)積電5nm將使用第五代FinFET晶體管技術(shù)，EUV極紫外光刻技術(shù)也擴(kuò)展到10多個(gè)光刻層，整體晶體管密度提升84%——7nm是每平方毫米9627萬個(gè)晶體管，5nm就將是每平方毫米1.771億個(gè)晶體管。

從目前7nm挖礦成本2800刀來看，如果5nm或者6nm礦機(jī)投入量產(chǎn)，挖礦綜合成本會(huì)逼近2500刀，而實(shí)際電費(fèi)成本將會(huì)更低，明年隨著豐水期的到來，挖礦成本將會(huì)進(jìn)一步降低。降低挖礦成本，是礦機(jī)廠商追求新工藝的最大驅(qū)動(dòng)力。

比特大陸是全球第一大比特幣礦機(jī)芯片廠商，由于挖礦對能效要求提高，所以上馬新工藝優(yōu)勢明顯，比特幣火爆的2017年比特大陸還是臺(tái)積電的VIP客戶，一度比蘋果、海思都重要，重金購買了16nm及后來的7nm產(chǎn)能訂單。

礦機(jī)芯片用各種方式搶先首發(fā)也不是第一次了，臺(tái)積電去年量產(chǎn)7nm之前，第二大礦機(jī)芯片廠商嘉楠耘智就宣布首發(fā)了7nm礦機(jī)芯片，并在媒體上大肆宣傳。

之所以礦機(jī)芯片能夠搶先，主要還是因?yàn)榈V機(jī)芯片是專用ASIC芯片，比CPU處理器簡單很多，做出來更容易一些。

ASIC是Application-Specific Integrated Circuit（應(yīng)用型專用集成電路）的縮寫，是一種專用芯片，是為了某種特定的需求而專門定制的芯片的統(tǒng)稱。比如專用的音頻、視頻處理器，同時(shí)目前很多專用的AI芯片也可以看作是ASIC的一種。

而我們常見的CPU、GPU屬于通用型芯片，除了滿足計(jì)算要求，為了更好地響應(yīng)人機(jī)交互的應(yīng)用，它要能處理復(fù)雜的條件和分支，以及任務(wù)之間的同步協(xié)調(diào)，甚至是深度學(xué)習(xí)等功能。所以在設(shè)計(jì)上，這類通用型芯片在難度上要比直接根據(jù)特定的算法的需要和特定領(lǐng)域進(jìn)行定制的ASIC芯片要大得多。

有趣的是，就在傳出比特大陸搶了5nm首發(fā)的消息之后，受此消息影響，之前首發(fā)了7nm工藝的嘉楠耘智在美股的股價(jià)就出現(xiàn)了大幅下跌。

考慮到現(xiàn)在的比特幣市場行情，主要還是礦機(jī)廠商的營銷推廣需要，除非砸下真金白銀量產(chǎn)，不然臺(tái)積電也不會(huì)優(yōu)先把產(chǎn)能給礦機(jī)芯片廠商，而蘋果、華為、高通這樣的大客戶才是長期合作的重量級伙伴。

之前的EEE IEDM大會(huì)上，臺(tái)積電官方披露了5nm工藝的最新進(jìn)展，給出了大量確鑿數(shù)據(jù)，看起來十分的歡欣鼓舞。

臺(tái)積電稱5nm工藝目前正處于風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)階段，測試芯片的良品率平均已達(dá)80%，最高可超過90%，不過這些芯片都相對很簡單，如果放在復(fù)雜的移動(dòng)和桌面芯片上，良品率還做不到這么高，但具體數(shù)據(jù)未公開。

具體來說，臺(tái)積電5nm工藝的測試芯片有兩種，一是256Mb SRAM，單元面積包括25000平方納米的高電流版本、21000平方納米的高密度版本，后者號稱是迄今最小的，總面積5.376平方毫米;二是綜合了SRAM、CPU/GPU邏輯單元、IO單元的，面積占比分別為30%、60%、10%，總面積估計(jì)大約17.92平方毫米。

按照這個(gè)面積計(jì)算，一塊300mm晶圓應(yīng)該能生產(chǎn)出3252顆芯片，良品率80%，那么完好的芯片至少是2602個(gè)，缺陷率1.271個(gè)每平方厘米。

當(dāng)然，現(xiàn)代高性能芯片面積都相當(dāng)大，比如麒麟990 5G達(dá)到了113.31平方毫米。按照一顆芯片100平方毫米計(jì)算，1.271個(gè)每平方厘米的缺陷意味著良品率為32%，看著不高但對于風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)階段的工藝來說還是完全合格的，足夠合作伙伴進(jìn)行早期測試與評估。

另外，AMD Zen2架構(gòu)每顆芯片（八核心）的面積約為10.35×7.37=76.28平方毫米，對應(yīng)良品率就是41%。

臺(tái)積電還公布了5nm工藝下CPU、GPU芯片的電壓、頻率對應(yīng)關(guān)系，CPU通過測試的最低值是0.7V、1.5GHz，最高可以做到1.2V、3.25GHz，GPU則是最低0.65V、0.66GHz，最高1.2V、1.43GHz。當(dāng)然這都是初步結(jié)果，后續(xù)肯定還會(huì)大大提升。

臺(tái)積電預(yù)計(jì)，5nm工藝將在2020年上半年投入大規(guī)模量產(chǎn)，相關(guān)芯片產(chǎn)品將在2020年晚些時(shí)候陸續(xù)登場，蘋果A14、華為麒麟1000系列、AMD Zen4架構(gòu)四代銳龍都是妥妥的了，只是據(jù)說初期產(chǎn)能會(huì)被蘋果和華為基本吃光。