10nm工艺比14提高多少,解析英特尔全新10nm工艺

英特尔处理器真的每代都比上代，快出40％么？

英特尔公司被称为挤牙膏公司不是没原因的。它在桌面CPU市场上占有绝对的垄断地位，每次给自己的产品提升性能这么快其实是不太符合自身利益的。在我的记忆中，这能比上代CPU性能提升40的，也就是从七代到八代的过程，桌面级的I3从七八年的双核终于升级到了四核。I5升级到了四核，I7升级到了八核，同时笔记本的CPU也随之升级，整个性能在这次更新换代才终于是给足了诚意。

而之前的四五六代直到七代，就是完完全全的挤牙膏，每代的性能提升平均不足15%，六代到七代更是操蛋，大概只有5%的提升，中间产品的间隔也只有半年左右。这点也可以从一些网站的CPU天梯图可以瞧出端倪，比如说第八代的I3就跟第四到七代的I5性能基本相当。而之所以intel会在第八代CPU上提升如此之多的性能，还是因为AMD当时推出了锐龙系列的CPU，这款CPU的性能吊打当时的I7，而价格却比I7还要低，intel面对市场的竞争，不得不将新款CPU的性能大幅提升以应对竞争。

七纳米芯片和14纳米芯片的手机用户体验有啥不同？

芯片的性能主要由工艺和架构两个方面决定。7nm和14nm是指工艺制程，就是芯片的蚀刻尺寸，集成电路中的基本单元“晶体管”尺寸做得越小，在相同大小的处理器中拥有的计算单元就越多，功耗越低，性能也越强。这就是为什么厂商会强调处理器的工艺制程的原因。架构是芯片软硬件的接口结构，这个接口结构的优良直接影响到机器码在电路上执行的效率。

一个好的架构设计使得平均每个指令需要消耗的周期减少，从而使芯片的性能提高。举个例子：命令一个人吃饭，那么我们应该怎么命令呢？直接对他下达“吃饭”的命令，或者命令他“先拿勺子，然后舀起一勺饭，然后张嘴，然后送到嘴里，最后咽下去”。从这里可以看到，对于命令别人做事这样一件事情，不同的人有不同的理解。有人认为先给接受命令的人以足够的训练，让他掌握各种复杂技能（在硬件中实现对应的复杂功能），那么以后就可以用非常简单的命令让他去做很复杂的事情——比如只要说一句“吃饭”，他就会吃饭。

有人认为这样会让事情变的太复杂，毕竟接受命令的人要做的事情很复杂，如果你这时候想让他吃菜怎么办？难道继续训练他吃菜的方法？我们为什么不可以把事情分为许多非常基本的步骤，这样只需要接受命令的人懂得很少的基本技能，就可以完成同样的工作，无非是下达命令的人稍微累一点——比如现在我要他吃菜，只需要把刚刚吃饭命令里的“舀起一勺饭”改成“舀起一勺菜”，问题就解决了，多么简单。

这就是“复杂指令集”和“精简指令集”的逻辑区别。纳米数的意义是什么？芯片是由几十到上百亿的晶体管组成的，而晶体管之间的“距离”就可以作为工艺水平的代表，越先进的工艺，晶体管的密度越大，纳米数越小。相对的，英特尔的纳米数就要比台积电等其他晶圆厂严谨，台积电的工艺名称都有一些“水分”，同纳米数大概比英特尔落后一代。

所以，英特尔的10nm对标台积电的7nm，二者都接近DUV光刻的极限。在CPU架构相同的情况下，7nm和14nm芯片的工艺制程带来的差别主要是功耗和发热，采用7nm工艺制程的芯片功耗和发热大大小于14nm。如果CPU架构不同，那么7nm和14nm芯片的工艺制程带来的差别就是芯片性能的鸿沟。通俗讲就是7nm工艺制程可以让晶体管尺寸更小。

这就意味着，同样的芯片面积下可以容纳更多的晶体管，这样芯片可以实现的功能就多（如增加缓存容量或增加其他的功能），性能也跟着上一个台阶。更先进的工艺有什么意义？大多数情况下，工艺越先进，同架构、同频功耗越低，所以即使台积电的7nm工艺在高频下表现较差，但是中低频下依旧能提供比上一代工艺更好的功耗表现，例如高通骁龙855Plus的CPU频率已经接近3GHz了，功耗表现依旧是合格的。

另外，同等晶体管数量下，更高的密度带来的是更低的成本。面积越大的芯片，良品率越低，成本越高，而更高的晶体管密度换来了更低的芯片面积，同样的晶圆能产出更多的芯片；同样，同等面积的芯片，更高的密度换来了更多的晶体管数量，也就可以提高性能，例如，28nm下只能做四核芯片，16nm下就能做八核芯片，现在的旗舰手机芯片的晶体管数量已经接近70亿，这在以前是不可想象的。

手机芯片工艺制程一直在演变，20nm、16nm、14nm、12nm、7nm等等，每一代芯片制程工艺的升级。一般情况下，手机芯片的纳米数越低，意味着手机发热低，功耗少，消费者体验更佳！14nm和7nm芯片在日常使用并不会感受到明显的差别，但是在手机游戏，和高温等特定环境下就能感受到！以上个人浅见，欢迎批评指正。

英特尔的第10代移动处理器又更新了，但为什么重回14nm工艺？

谢谢邀请！采用14nm制成，主要是成本、用户端、市场竞争三方面的考量，也折射了PC行业的衰退。成本上，14纳米工艺成本与10纳米制程是两个不同的量级。能用低成本的14纳米工艺取得10纳米制程的效果，英特尔肯定选择14纳米工艺。应用上，两批CPU提供更高频率，具有Wi-Fi 6（Gig ）和Thunderbolt 3连接性能。

但是，新发布的14纳米制程产品重点在于“连接”。而8月初发布的10纳米制程版本亮点在于AI，能满足特定客户的需求。同行竞争上，英特尔可能用14纳米工艺的CPU正面与AMD竞争，让自己的10纳米制程AI技术CPU更具优势。根据英特尔新闻稿，8月初发布的10纳米制程技术第十代智能英特尔酷睿处理器系列最大特色是：大规模为PC引入高性能人工智能（AI），在显卡性能方面实现重大飞跃，并提供同类最佳的连接。

8月22日发布的全新14纳米制程的第十代智能英特尔酷睿处理器在成熟的14纳米制程技术在节点内优化，与上一代相比整体性能提升高达16％，Office 365的生产力和多任务处理提高40％以上——而且不影响电池续航时间。此外，它们集成了最佳无线连接英特尔 Wi-Fi6（Gig ）并支持目前速度最快、最通用的端口 Thunderbolt 3。

中芯国际只论性能，把14纳米芯片做大，性能是否达到7纳米水平？

14nm制程的芯片，通过做大体积，可以实现7nm的工艺的性能。并且已经在实际中有案例应用这个理念：云手机，超算都是，这个理念的典型代表。但是14nm芯片要花费的一次成本要比7nm的成本要高出4倍以上，后续产品使用中需要花费的二次费用单位时间要比别人高出2倍以上。（后面说一次成本，二次成本的问题）先来说说，通过做大体积为什么能够实现7nm的性能？超级计算机都知道吧，可以实现1秒1千万亿次的浮点计算（现在已经更高了）。

这种超级计算机还是使用的当下主流的14nm芯片的制程工艺，使用了数千，数万块的存储和芯片来构成。这就是一个典型的通过堆硬件，增大体积做到超高计算性能的案例。当然超算可不仅仅是硬件的堆积，还有还需要机房的整个软件架构的布局。超算中心机房前段时间华为发布了：云手机，不知道有几个人关注过？华为云手机这个东西的核心原理就是：手机本身的芯片可以降低性能，需要计算的各类数据，通过5G网络快速的传送到服务器上面，用大型服务器的计算能力，来帮忙计算，然后将计算结果传送到手机。

比较典型的例如：渲染图片，视频，游戏等等。多个应用共同运行时，通过云端实现多线程运行。这种应用的核心其实是，将多个14nm制程芯片的性能一起堆叠起来构成一个机房，比拼一个7nm制程的芯片。原理上说，同14nm增大体积达到更高的7nm制程芯片，是一样的含义。这样就是一个：终端低配，云端高配的“云手机”。

那么既然可以通过堆积硬件，解决性能问题，为什么我们还要追求7nm，5nm，甚至是1nm制程呢？这就要说到，芯片本身的情况了。所谓的14nm，7nm是指光刻机蚀刻机的光源波长。如果想要通俗的理解，那就是14nm的刻线光源波长要比7nm更长，刻线的宽度更宽。但是这里有一个需要注意，实际的蚀刻中蚀刻的线槽并不是2倍的宽度关系。

（光源照射蚀刻液，蚀刻液腐蚀硅片）。芯片放大的晶体管图一个芯片的光刻过程要经过30次左右的光刻过程。实际刻出来的线路槽事实上光刻是重复性的过程。光刻——金属沉积进入蚀刻后的槽中——化学清洗不需要的金属（铜）——再光刻——再沉积——再清洗……。如此往复。最终形成的整个硅片上面的电路是一个立体化的，并不是一层，一般情况都在10层以上，数千万，甚至数亿的门电路。

光刻机的光刻过程那么这里可以回到问题：单个芯片14nm和7nm工艺制程的差距如果要让14nm达到7nm工艺状态下，门电路的数量相同。（暂且不考虑集成度，以及各类功率的问题，这个后面聊）在硅片厚度一定的状态下，14nm制程芯片面积至少是7nm芯片的4-6倍。这个差距就很明显了。实际情况下，7nm芯片要达到14nm芯片的性能也不需要同14nm芯片有相同数量的门电路数量。

晶体管越小后，整个芯片集成度越高，同时能耗也可以做的更低。其实是后续的能耗问题，直接决定了，手机，电脑等设备电池的大小，以及终端设备的大小问题。这也就是说到，我们最开始关于：一次成本，二次成本的问题。一次成本是芯片材料消耗的成本，14nm体积大消耗的材料更多，由于芯片良品率本身就不能达到100%的情况。

所以残次品也要算到一次成本中。这样就造成了，14nm芯片想要高性能，就需要付出更大的成本。二次成本，就是我们说的能耗，终端散热，以及终端体积过大，有多少人愿意，为这个又大又笨拙的芯片买单的市场成本问题。很显然二次成本，伴随着芯片使用量越大，14nm制程工艺想要达到7nm芯片需要付出翻倍以上的成本。这也是为什么中芯国际实现了14nm制程，依然要不断追求7nm的核心原因。

基于10nm工艺的英特尔芯片性能会比自家14nm的有大幅度提升吗？

从半导体的发展情况来看，制程工艺数字越小越先进，同样一颗芯片，理论上用10nm工艺制造，无论是性能潜力、频率高低，还是能耗比都应该比14nm芯片高不少，这么多年来，除了对芯片架构上的改进，业界就是靠着半导体工艺，从微米时代到纳米时代，又从90nm一路来到7nm才获得如此成就的。不过要说10nm芯片比14nm更好也不是绝对的，毕竟一个新工艺需要时间发展成熟，比如英特尔的第一代10nm工艺就因为频率不达标，良品率上不去，所以还不如14nm芯片更好用，这也是英特尔10nm芯片拖延了这么久的原因之一。

可能只有到第二代或者第三代10nm工艺成熟后，那时候的芯片才能真正超越现在14nm芯片。随着晶体管之间间距的缩小，芯片的漏电问题也是越来越严重，英特尔恐怕也是把很多的精力花费在了10nm工艺的漏电问题上，从这一点来看，如果没有突破性的技术出现，那么半导体工艺的进步恐怕会逐渐放缓，英特尔最新的10代桌面酷睿处理器仍然是14nm工艺，如果要用上10nm的话，恐怕真的需要等到11代乃至12代酷睿了。