這種超級計算機還是使用的當下主流的14nm芯片的制程工藝,使用了數千,數萬塊的存儲和芯片來構成 。這就是一個典型的通過堆硬件,增大體積做到超高計算性能的案例 。當然超算可不僅僅是硬件的堆積,還有還需要機房的整個軟件架構的布局 。超算中心機房前段時間華為發布了:云手機,不知道有幾個人關注過?華為云手機這個東西的核心原理就是:手機本身的芯片可以降低性能,需要計算的各類數據,通過5G網絡快速的傳送到服務器上面,用大型服務器的計算能力,來幫忙計算,然后將計算結果傳送到手機 。
比較典型的例如:渲染圖片,視頻,游戲等等 。多個應用共同運行時,通過云端實現多線程運行 。這種應用的核心其實是,將多個14nm制程芯片的性能一起堆疊起來構成一個機房,比拼一個7nm制程的芯片 。原理上說,同14nm增大體積達到更高的7nm制程芯片,是一樣的含義 。這樣就是一個:終端低配,云端高配的“云手機” 。
那么既然可以通過堆積硬件,解決性能問題,為什么我們還要追求7nm,5nm,甚至是1nm制程呢?這就要說到,芯片本身的情況了 。所謂的14nm,7nm是指光刻機蝕刻機的光源波長 。如果想要通俗的理解,那就是14nm的刻線光源波長要比7nm更長,刻線的寬度更寬 。但是這里有一個需要注意,實際的蝕刻中蝕刻的線槽并不是2倍的寬度關系 。
(光源照射蝕刻液,蝕刻液腐蝕硅片) 。芯片放大的晶體管圖一個芯片的光刻過程要經過30次左右的光刻過程 。實際刻出來的線路槽事實上光刻是重復性的過程 。光刻——金屬沉積進入蝕刻后的槽中——化學清洗不需要的金屬(銅)——再光刻——再沉積——再清洗…… 。如此往復 。最終形成的整個硅片上面的電路是一個立體化的,并不是一層,一般情況都在10層以上,數千萬,甚至數億的門電路 。
光刻機的光刻過程那么這里可以回到問題:單個芯片14nm和7nm工藝制程的差距如果要讓14nm達到7nm工藝狀態下,門電路的數量相同 。(暫且不考慮集成度,以及各類功率的問題,這個后面聊)在硅片厚度一定的狀態下,14nm制程芯片面積至少是7nm芯片的4-6倍 。這個差距就很明顯了 。實際情況下,7nm芯片要達到14nm芯片的性能也不需要同14nm芯片有相同數量的門電路數量 。
晶體管越小后,整個芯片集成度越高,同時能耗也可以做的更低 。其實是后續的能耗問題,直接決定了,手機,電腦等設備電池的大小,以及終端設備的大小問題 。這也就是說到,我們最開始關于:一次成本,二次成本的問題 。一次成本是芯片材料消耗的成本,14nm體積大消耗的材料更多,由于芯片良品率本身就不能達到100%的情況 。
所以殘次品也要算到一次成本中 。這樣就造成了,14nm芯片想要高性能,就需要付出更大的成本 。二次成本,就是我們說的能耗,終端散熱,以及終端體積過大,有多少人愿意,為這個又大又笨拙的芯片買單的市場成本問題 。很顯然二次成本,伴隨著芯片使用量越大,14nm制程工藝想要達到7nm芯片需要付出翻倍以上的成本 。這也是為什么中芯國際實現了14nm制程,依然要不斷追求7nm的核心原因 。
未來臺積電的工藝達到1納米的話,那么是不是1納米就算封頂了?手機性能上不去了嗎?
居然還有人傻不拉幾的洋洋灑灑幾千字配著圖論述工藝到1nm以下,實在是不忍直視 。首先簡要說明一下FinFET工藝實現商用的背景,這項技術是一個階段性分水嶺,出現在16/14nm節點 。主要是因為之前的20nm節點慘不忍睹,因為在這種微觀尺度上,已經受到了明顯的量子隧穿效應影響,微觀尺度的電子具有波動性質,能夠展示出隧穿行為,大量的電子根本不會沿著你在硅晶上雕刻的微觀電路走,從宏觀上來看,就是你這塊CPU漏電了,你加再高的電壓,CPU性能都沒有得到多少提升,白白浪費了電流 。
