文/小伊评科技

想要解答清楚这个问题，我们首先要弄清楚一个问题——“在半导体芯片中，工艺的提升究竟可以带来什么样的价值”。

半导体芯片内部的构造虽然非常复杂，有各种逻辑结构，内核，门电路等等。

但是归根结底，半导体芯片就是数十亿甚至数百亿颗晶体管组成的，而晶体管是什么？说白了就是一堆电路开关，开关中的开代表0，开关的关代表1，而我们所有的计算命令最终都会转化为类似“010101”这样的二进制数据。

芯片之所以可以具备计算能力，就是通过这些“开关”所构成的无数个门电路以及这些门电路所构成的计算单元来实现的。

如下图所示，这是一个最基础的，用来计算“1+1=2”的逻辑电路图，他就是通过两个开关（晶体管）和一堆逻辑电路所共同构成，这就是组成芯片的最基础单位，芯片就是由数十亿甚至数百亿个这样的“逻辑电路”相连而成。

再说得简单一点，咱们家里的照明系统其实就是一个放大简化版的“芯片”，在这套系统中，开关越多，用户所能做的精细化操作也就越多，譬如一个开关可以同时开启阳台和客厅的灯，一个开关也可以同时开启厨房和厕所的灯。

在芯片中也是如此，在其他参数不变的情况下，一款芯片处理数据的能力（也就是口语化的性能）和晶体管的数量是呈正相关关系的，晶体管越多，芯片的性能就越强。

道理也很简单，就拿前文提到的那个很简单的加法器来说，如果只有一个加法器，那么同一时间就只能计算一次1+1，而如果有多个加法器就可以在同一时间计算多次1+1，效率自然大大提升，芯片的性能自然也就更高了。这也就解释了，为什么IC芯片厂商在发布新款芯片的时候都很喜欢把晶体管数量作为一个重要指标进行宣传的原因，因为这直接决定了芯片的性能。

麒麟9000芯片的晶体管数量达到了153亿

而工艺的提升，本质上就是为了降低一个晶体管中栅极的宽度，而栅极的宽度则直接决定了单位面积内所能容纳的晶体管数量，栅极越小，单位面积下晶体管的数量也就越高，芯片的性能也就越高，这就是工艺提升所带来的最直接的提升。

如下图所示，这是英特尔，台积电，三星的工艺节点密度示意图，大家可以看到，随着工艺的提升，单位面积下的晶体管密度是越来越高的。

其次，工艺的提升还会带来一个显著优势——功耗下降。

因为工艺的提升会缩短栅极的宽度，而栅极的宽度的下降则会缩小寄生电容，而寄生电容和芯片功耗的关系是成正相关关系的，寄生电容越大，功耗越大，寄生电容越小，功耗也就越小。

举个最直接的例子，假设我们把采用20nm工艺得骁龙810处理器的GPU性能设定为1，那么目前采用4nm工艺得骁龙8处理器的GPU性能则为10，是骁龙810的十倍。

但是骁龙8的GPU峰值功耗和骁龙810则基本持平，原因是什么？就是因为工艺的提升降低了功耗。

说到这，这个问题的答案就已经很清晰了，在其他变量恒定的情况下，5nm芯片肯定要强于7nm芯片。

但是这有一个前提，那就是“其他变量恒定”，因为IC芯片厂商的设计能力，设计方案，不同芯片代工厂的性能差异等，都会影响芯片的实际性能。

举个最直接的例子，采用三星的5nm工艺的骁龙780G，难道比采用台积电7nm EUV工艺的麒麟990，苹果A13处理器更好么？并没有。

另外，不同芯片IC厂商之间对于命名的标准界定也是完全不同的，被用在骁龙888上的三星5nm芯片的晶体管密度其实并没有比台积电的7nm EUV工艺强多少，这也是造成骁龙888表现拉跨的一个重要因素之一。

END 希望可以帮到你

5纳米芯片与7纳米芯片哪个好？

毋庸置疑，同样电路设计条件下5nm的芯片肯定比7nm芯片的芯片性能要好。nm（纳米）是一个长度单位，数字越小说明芯片的加工工艺越先进。芯片的加工工艺有个专业名词，叫制程。

为什么同样的电路设计：5nm制程的芯片就是比7nm制程的芯片好呢，其中的原因还是让我为您娓娓道来。

什么是芯片的制程

芯片是手机、电脑等很多电子产品的核心器件，因为封装在电子产品内部，很少人能够看到其庐山真面目。事实上，芯片是由大量的晶体管按照特定设计图纸的要求连接起来，从而实现数据运算与处理的大规模集成电路。因此可以看出，晶体管是组成芯片的基本单位。

晶体管的结构如下图所示：

晶体管由源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）三部分组成。电流从源极流向漏极，栅极可以控制源极和漏极间电流的通断；栅极的宽度决定了电流通过时的损耗。

制程就是指晶体管中栅极的最小宽度，以7nm芯片为例，7nm芯片就是指该芯片中晶体管的栅极最小宽度为7nm。

制程对芯片性能的影响

芯片行业流传着一个定律叫，摩尔定律。它是由英特尔的创始人之一戈登·摩尔提出来的，内容是：当价格不变时，芯片上容纳的晶体管的数量，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

从中我们可以读出以下信息：晶体管数量决定了芯片性能的高低。栅极的大小可以决定晶体管体积的大小，而栅极的大小取决于芯片制造过程中的制程。

也就是说制程决定了芯片的性能，其影响主要体现在以下两点：

1.芯片功耗和发热的减少：栅极越窄，源极和漏极间的电流通过时遇到的阻力越小，芯片运行的电流就可以越小；另外电流损耗部分转化成的发热就越少。因此芯片的运行功耗和发热量就可以有效降低。

2.数据处理性能的提升：晶体管体积越小，在同等面积的条件下，可容纳的晶体管数量就会增加。晶体管相当于一个开关，晶体管数量越多，开关就越多，对电路里电流的逻辑控制能力就越强，芯片对数据的处理性能也就越强。

综上所述，芯片的制程直接影响到芯片的性能。人类对芯片性能的无限追求，导致了芯片制程的不断进步。

5纳米芯片与7纳米芯片哪个好？

商用芯片，似乎是纳米数字越小越好。

5纳米比7纳米优越是不用赘言的。其研制技术也是不能同日而语的。

目前，全球芯片似乎已在3纳米的近似极限范围内徘徊很久了！

5纳米芯片与7纳米芯片哪个好？

5nm和7nm是指什么

芯片实际上是在硅片上制造的高度集成的电路，里面集成了数十亿个晶体管，要想将那么多的晶体管做到极小面积的硅片之上，就需要每个晶体管的体积足够小，电路的导线足够细，我们所讲的5nm或者7nm就是指晶体管的宽度或者叫做线宽（CD）。

综合性能差异

芯片领域从10nm过渡到7nm，进而逐渐迈向5nm，每一次进步都伴随着芯片性能的极大提升，据计算，芯片每前进1nm，性能将提升30%-60%，尺寸越小意味着在相同的面积之内可以储存更多的晶体管，从而达到快的运行速度，进而也可以降低能耗。

例如，华为麒麟970使用的是10nm工艺，麒麟980时已经是7nm工艺制程，其晶体管数量从970版本的55亿上升至69亿，增加了25.5%，晶体管数量的增加直接促进了CPU、GPU和NPU性能的提升，从跑分上看，CPU性能提升50%，GPU性能提高100%，NPU性能提升了一倍，可见10nm跟7nm工艺的差距之大，这也正是芯片领域追求更小晶体管的原因。

台积电5nm制程的密度高达1.8亿晶体管/平方毫米，比7nm plus密度提升100%！不过坏处是，功耗降低幅度并不大，同样晶体管数量情况下功耗只降低大概20%，这就带来严重的积热问题，热密度很高。解决办法只有一个:高规格加低频率。比如现在麒麟990是Mali G76MP16@580MHz，如果采用5nm制程的话，可以借助高密度优势堆MP32规格(假设G76允许堆这么多核)，同时频率降低到480MHz，这样功耗持平，性能却可以暴涨

5纳米芯片与7纳米芯片哪个好？

芯片的世界里，浓缩的都是精华，小的才是最先进的，因此，同样的芯片，5nm的肯定比7nm的好，也就是性能更强，功能更丰富，或存储容量更大。

芯片中的nm（纳米），是指采用某种工艺制程制造出的芯片的晶体管的特征尺寸，这里特别强调一下，特征尺寸不是晶体管的尺寸，而是晶体管的最小尺寸。现在的芯片的核心部件基本都是CMOS（互补氧化物）晶体管，其特征尺寸就是“栅极”的宽度，即沟道长度。

空口说，没有图，听起来很抽象，我上一幅DRAM（俗称内存芯片）特征尺寸图为例。图中山脊一样的突起就是晶体管的栅极，其最小宽度就是特征尺寸，5nm就是指晶体管栅极的最小尺寸是5nm。

那么，为什么说5nm的芯片比7nm的好呢？

随着晶体管特征尺寸的变小，晶体管尺寸也随之变小，密度随之增加。由于芯片功能/性能是否丰富/强大主要是通过晶体管数量来衡量。在上图的DRAM芯片中，1个晶体管可以表示“0”或“1”，也就是存储1个字节，因此晶体管数量越多，存储的字节也越多，表现为芯片的存储容量也越大。

16MB的内存芯片，采用500nm（0.5微米）制造工艺，相比采用800nm（0.8微米）制程工艺的内存芯片，特征尺寸缩小了37.5%，晶体管密度增加了大约4.27倍（计算过程比较繁琐，故省略），结果芯片存储容量增加了3倍。

由于DRAM芯片的存储单元比较简单，所以晶体管密度增加之后，存储容量增加非常明显。而手机SoC这类高集成度的芯片，结构比较复杂，晶体管密度增加后，同样的硅片面积可以容纳更多的晶体管，从而实现更丰富的功能和更强大的性能。

麒麟980采用7nm制程工艺，相比麒麟970的10nm制程工艺更先进，晶体管密度更高，大约为0.93亿个/平方毫米，麒麟970的晶体管密度则大约为0.57亿个/平方毫米。结果就是麒麟980的性能超过麒麟970：采用更架构先进的CPU、GPU内核，以及支持速度更快的内存，性能更强大的NPU。

另外，先进的制程工艺使晶体管变小后，晶体管与晶体管之间距离更近，连线更短，电阻变小，耗能减少。

同时，晶体管尺寸变小的最大好处，是只需更低的电压就能完成充放电过程，所以更节能。英特尔奔腾2 233 CPU采用350nm工艺，核心电压为2.8V，酷睿i7 3960X采用22nm工艺，核心电压仅1.36V，电压降了1倍多，能效比提升几十倍。

总之，芯片的工艺制程是越小越好，更小的工艺制程意味着芯片有更强大的性能和更丰富的功能。