业界传闻指苹果明年的A17处理器将仍然采用4nm工艺,原因是3nm工艺在功耗方面很难解决,为了确保处理器的可靠性,唯有继续采用已经验证可靠的4nm,这对于台积电来说无疑是重大打击,可以说台积电的3nm工艺彻底打水漂了。
在过往,苹果和台积电可以说是共同进步,苹果研发更先进的处理器架构,台积电则提供更先进的工艺,由此不断提升处理器的性能,然而随着先进工艺逐渐逼近硅基芯片的物理极限,先进工艺的研发难度越来越大。
业内人士指出其实当前的工艺发展到4nm就已经面临功耗问题了,由于达到4nm后导致硅芯片中的沟导管的S和D的距离已非常短,如此栅极对电流的控制能力变差,产生短沟道效应,引发严重的电流泄露问题,进而引发芯片的发热量加大、功耗增加,而3nm工艺只会更严重。
其实这个问题可能在今年台积电试产A16处理器的时候就已经出现了,当时台积电研发成功3nm工艺后曾为苹果试产A16处理器,然而苹果发现A16处理器并无法达到预期的性能和功耗,最终苹果放弃了3nm,而采用了5nm工艺的改良工艺N4,证实了业界人士对先进工艺的担忧。
苹果的A16处理器虽然没有采用更先进的3nm工艺,但是获益于苹果的核心架构升级,今年的A16处理器的性能仍然提升了15%,性能提升幅度比A15处理器高了一倍,显示出苹果在核心架构设计方面依然拥有领先优势。
苹果的A16处理器舍弃了3nm工艺后,台媒又传苹果要求台积电继续改良3nm工艺,希望明年的N3E工艺能达到苹果的要求,从而以N3E工艺生产苹果的M3处理器,然而这一切都是传言,尚未得到证实。
3nm工艺已成为台积电和三星竞争的关键节点,台积电的3nm工艺受挫,三星的3nm工艺其实也不乐观。三星的3nm据说更先进,已引入了环绕栅极技术,业界人士指出环绕栅极技术可以解决功耗问题,然而三星的3nm工艺并未有正式的芯片推出市场,业界无法确认三星的3nm工艺是否真的解决了功耗问题。
如此一来或许证明即使是环绕栅极技术都无法推动先进工艺往3nm及更先进工艺发展;与此同时ASML则研发了更先进的第二代EUV光刻机,然而第二代EUV光刻机至少得等到2024年才能量产,这同样阻碍着3nm及更先进工艺的进展。
影响苹果等芯片企业采用更先进工艺的另一个因素则是成本问题,目前的3nm工艺无芯片企业采用,就在于它成本太高了,本来3nm工艺只有苹果和Intel愿意采用,但是Intel借口它的GPU芯片研发延迟而舍弃3nm,苹果的A16处理器则因3nm的性能和功耗不达标而舍弃,进一步改良后的3nm工艺很可能成本更高,而苹果已发现进一步提高iPhone的售价行不通,为了降成本或许也是促使苹果继续采用4nm工艺的原因。
对于台积电来说,苹果如果不用3nm那将是沉重的打击,因为除了苹果已没几个企业可以用得起昂贵的3nm工艺了,如果苹果不用那就意味着没有企业会采用,台积电的3nm工艺彻底打水漂。