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10nm快登場 還沒弄懂手機處理器工藝嗎【2】

手機中國 馬俊杰
2016年03月13日13:23 | 來源:手機中國【原創】
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原標題:10nm快登場 還沒弄懂手機處理器工藝嗎

  55nm

  在55nm節點,對智能手機而言,台積電ULP(Ultra low power)工藝分類值得一說,在40/45nm和28nm,台積電都有保留這種工藝分類。

  採用55nm的ULP工藝,代表作有Nvidia顯卡中GPU核心:G200b和G92b

  40/45nm

  在40/45nm節點,台積電三種比較常見工藝分類,分別為LP(低耗電)、G(通用)和ULP(Ultra low power)。LP工藝我們放在下面28/32nm中一起講,因為該工藝節點的處理器會多一點。

  在工藝改進 驍龍820比驍龍810提升了啥一文中我們已經說過,台積電在40/45nm工藝節點能夠同時生產出同一代兩種制程的芯片,這是比較特別的。

  45nm代表處理器:驍龍S2和驍龍S3

  40nm代表處理器:MT657x和Tegra2(全球首顆雙核手機處理器)、Tegra3(全球首顆四核手機處理器)

  當年發熱厲害的HTCOne X被Tegra 3坑了

  在45nm節點,還有Intel和三星處理器也是值得一提的,這兩家IDM巨頭廠商很少向外界公布每一代節點工藝分類,只是簡單地統稱為HKMG,當然HKMG也是一個可以展開來說的關鍵術語,下文會介紹。

  Intel在45nm的代表有兩代不同架構的PC處理器:Penryn和Nehalem,Penryn是Core架構的工藝改進版,Nehalem則是全新的架構,這也是符合Tick-Tock定律的演進。Nehalem架構進一步對Core Microarchitecture進行了擴展,這一代架構歷史低位相比Core架構同樣重要,引入第三級緩存(L3 Cache)和QPI總線提高CPU整體工作效率,同時將內存控制器(IMC)整合到CPU,提高CPU集成度,當然還有重新回歸的超線程(多線程)技術,配合Intel歷史上首次出現四核心處理器,定位最高的i7處理器能夠實現四核心八線程的運算能力。

  三星在45nm的代表作則有Exynos 3110、Exynos 4210、蘋果A4和蘋果A5/A5X。

  一代經典iPhone 4(蘋果A4處理器)

  28/32nm

  時間來到了移動處理器(特指手機處理器)最為經典的一代制程節點——28/32nm。主要是整個行業負責生產手機處理器的廠商停留在28nm節點的時間過長,除了Intel在PC處理器上率先越過28/32nm節點,GlobalFoundries、三星、台積電等廠商基本上都受制於技術瓶頸,將28/32nm工藝制程連用了幾代處理器。

  GlobalFoundries由於縮寫為“GF”,所以被業界戲稱“女朋友”,“女朋友”和AMD一直走得比較近,加上和AMD曾經有著血緣關系,導致如今主要客戶基本上都是AMD,在28/32nm節點上,“女朋友”一共出現了HPP、HP、SLP(都是28nm)和SHP(32nm)四種主要工藝分類。由於和手機處理器關系不大,這裡不展開介紹了。

  台積電方面,在這一代制程節點,出現了HP和LP兩大類的工藝分類。

  HP(High Performance):主打高性能應用范疇。

  LP(Low Power):主打低功耗應用范疇。

  為了滿足不同客戶需求,HP內部再細分HPL、HPC、HPC+、HP和HPM五種分類,下面小編將它們的縮寫還原成全稱,看到全稱之后,讀者應該不難理解它們的含義。

  先來插入一條備注,在工藝制程領域,我們常常討論“漏電”一詞,簡單來說,就是指伴隨著工藝制程提高,CPU集成更多的晶體管,二氧化硅絕緣層變得更薄,從而導致電流泄漏。

  電流泄漏最大問題就是增加了芯片的功耗,為晶體管本身帶來額外的發熱量,還會導致電路錯誤,CPU為了解決信號模糊問題,又不得不提高核心電壓,綜上所述,漏電率越低,對CPU整體性能表現和功耗控制更加有利。下面我們看看HP這五種工藝分類在性能和漏電上表現如何?

  HPL(High-Perf Low-Leakage):漏電率雖然低,但是性能上表現卻不高。當年Nvidia的Tegra 4處理器,為了控制驚人的功耗和發熱,不得不使用HPL這種工藝分類,無奈最終還是壓制不住自身的發熱,被迫將主頻限制在比較低的運行狀態,搭載了高頻版Tegra 4的Nvidia Shield掌機隻能夠通過主動散熱(內部安裝風扇)解決問題。

  小米手機3率先開售的移動版(採用Tegra 4處理器)

  HP(High Performance):雖然性能比較強,但是漏電率不低,僅限生產PC上處理器和顯卡中CPU/GPU等高性能部件,對於手機處理器並不適合。

  HPM(High-Perf Mobile):為了更好地優化HP這種工藝,將其移植到手機處理器上,台積電推出了HP工藝升級版——HPM,漏電率稍微比HPL高一點,但是性能上卻超越了HP,成為目前台積電在28nm制程節點上最受歡迎的工藝分類。代表作有:驍龍800系列,主要是驍龍800、驍龍801和驍龍805,還有最新的驍龍600系列兩款新品——驍龍652和驍龍650。聯發科方面則有Helio X10、MT6752、MT6732、MT6592、MT6588經典產品。華為P8上面的麒麟930和Nvidia的Tegra K1也是採用了HPM工藝分類。

  華為P8(麒麟930)

  上文提到的LP工藝分類,雖然在漏電率和性能上都不佔優勢,但是卻因為成本低,而且出現時間比較早,技術比較成熟,所以驍龍400和驍龍600系列的中低端處理器都十分喜歡使用這種工藝分類,包括昔日的驍龍615、驍龍410,現在唱主角的驍龍616和驍龍617以及即將到來的驍龍425、驍龍430和驍龍435。聯發科方面也是,MT6753和MT6735這兩顆全網通的芯片採用了LP這種工藝打造。特別說明的是,它們倆的上一代產品MT6752和MT6732則是採用了HPM這種更高等級的工藝分類,不過不支持全網通。相比之下,上述提到的驍龍400和驍龍600系列處理器基本上已經全面普及三網通吃。

(責編:張歌、陳鍵)

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