前言:

从2020年下半年开始,苹果、华为、高通、三星相继推出旗舰级5nm移动处理器,不过从这几款5nm芯片的实际表现来看,5nm芯片似乎遭遇了集体“翻车”。

作者 | 方文

苹果:A14因电量率先翻车

据外媒9to5Mac报道,部分iPhone 12用户在使用手机时遇到了高耗电问题,待机一夜电量下降20%至40%,无论是在白天还是晚上,无论有没有开启更多的后台程序,结果依旧如此。

原因就出在了GPU上面,官方PPT中号称GPU提升30%的效果,但根据亲测数据,A14的能效对比A13是在开倒车,6项测试当中,有两项小幅度提升,其余四项都是A14不如A13。

此外,苹果A系列处理器向来都有发热降频的现象,加上苹果手机的散热能力又差,所以在高负荷运作下,A14的性能缩水会更大。

正是因为如此,A14的综合表现才不尽人意,功耗提升,能效降低,所以才感受不到它和A13之间有什么性能差距,故而被人调侃成翻车,这也怨不得谁。

高通:骁龙888功耗超高/870火速救场

有人将此归结于骁龙888的代工厂三星的5nm工艺制程的不成熟,由此以来三星自己的两款5nm芯片也面临“翻车”风险。

多核功耗方面,最低的依然是骁龙865,为5．9瓦,其次是骁龙855的6．1瓦,骁龙888依然落在最后,功耗高达7．8瓦,是骁龙865的1．32倍。

之前经过多家机构测试表明,搭载骁龙888芯片的小米11表现也并不尽如人意,同样也是功耗与能效比表现差劲的情况。

而在骁龙888不尽如预期的情况下,骁龙紧急发布了最新骁龙870,与骁龙865865plus相比,高通骁龙870的CPU部分与865相同,都是Kryo 585 CPU设计架构,也就是ARM公版架构的高通魔改版。

具体的参数为1颗A77大核+3颗A77中核+4颗A55小核,其中A77大核的主频高达3．2GHz,远高于高通骁龙865的2．84GHz,也就是超频版而已。

联发科:天玑1200不走5nm翻车老路

顶着5nm芯片翻车的舆论,联发科在1月20号发布了自家的新款处理器天玑1200。天玑1200没有使用5nm工艺,而是采用的6nm工艺,同时也没有采用x1超大核。

或许是看到了高通骁龙888以及麒麟9000等芯片的翻车,所以联发科这次并没有选择5nm,而是采用了较为成熟的6nm技术方案。

所以很显然,联发科1200这次在市场中会有更大的成功机会。一方面是因为成本低,价格便宜,另一方面则是因为该款芯片的功耗与性能或许会达到一个不错的平衡值,实际体验比高通骁龙888更加优秀。

但芯片市场总是在不断地变化,谁也不能保证联发科的计划能顺利进行,这或许是高通和华为的机会。

华为:麒麟9000功耗峰值没控制住

华为Mate 40系列搭载了5nm制程工艺的麒麟9000 5G芯片。

据华为消费者业务CEO余承东介绍,麒麟9000芯片集成了153亿个晶体管,比苹果A14多30%。

华为的麒麟 9000,其翻车点和苹果A14的如出一辙,都出现在GPU方面,其满载功耗只有5．96W,相比较上一代995有所提升。

但GPU方面,麒麟9000直接将Mail GPU允许的最高24核心规则堆满了,核心数增多,也就意味着它的功耗下不来。

麒麟9000的峰值功耗竟然达到了11．1W,这个数据快赶上笔记本的功耗数据了,所以即使CPU的功耗提升了,奈何又被GPU的性能拉下水,摆脱不了翻车的命运。

5nm芯片翻车原因探究

芯片的功能分为两部分,一部分是各逻辑单元运算产生的功耗,叫做动态功能,而漏电现象在晶体管中,也称之为静态功耗。

静态功耗其实在先进工艺芯片(14nm及以下工艺)中,占总功耗的50%以上。

而5nm芯片最大的卖点就是:单位面积的晶体管数量又创新高,晶体管间的间距更小,隐患则是功耗更高。

并且越是先进的工艺,由于沟道长度越短,那么漏电现象越严重,不管是英特尔,还是三星、台积电,其实都无法解决这个问题。

而研究表明,GAAFET技术,也就是环绕栅极晶体管的表现会比鳍式场效应晶体管(FinFET)更好,因为GAAFET的阈值电压低很多。

本来到5nm时,应该要抛弃掉FinFET晶体管,转向GAAFET的,这样静态功耗会低很多,但台积电、三星为了稳妥,不敢贸然更换技术,然后导致5nm芯片翻车了。

但实际情况往往复杂得多,为提升芯片整体性能,有人增加核心,有人设计更复杂的电路,随之而来的是更多的路径刺激功耗增长,又需要新的方法来平衡功耗。

不成熟的设计与制造都会影响性能与功耗的最大化折中,当然也不排除芯片设计厂商为追求性能更好的芯片,而不愿花大力气降低功耗的情况。