5nm制程即将上线，会是iPhone 12杀手锏吗？

2月底的MWC因为疫情已经宣布取消，但科技行业里的发布会不会减少。2月18号，高通在举办了一场线上沟通会，带来了最新一代的5G芯片——骁龙X60。相比骁龙X55，它的峰值速率提升其实并不明显，但有几个突出的亮点：制程工艺提升到了5nm，是全球首款发布的5nm芯片；配套天线组的体积缩小，整体可以做得更小。

最近这几年一路过来，我们可以清晰地发现芯片制造工艺的突飞猛进。2016年，手机旗舰芯片的工艺制程还是14nm，现在已经一步步提升到7nm。2020年，将会有采用5nm芯片的产品批量上市。

台积电三星奋战5nm

目前，芯片制造领域的晶圆代工厂，实力强劲的已经不多。在掌握最先进的工艺制程上，台积电和三星是最有资格的选手。

台积电：上半年量产

根据台积电公布的信息，今年上半年就能量产5nm EUV工艺，并且下半年产能将提升到每个月7-8万片晶圆。

台积电去年年底发布的论文数据显示，台积电7nm工艺每平方毫米可生产大约9627万个晶体管，而5nm晶体管密度是它的1.83倍，也就是说每平方毫米生产的晶体管能达到1.77亿个。

此外，相比7nm，台积电5nm EUV能效提升15%，功耗减少30%，测试芯片目前的平均良率是80%、峰值良率为90%。知名科技外媒AnandTech在一篇分析文章中指出，目前参与测试的芯片构造比较简单，真正投产的芯片会更复杂，良率也会降低。

当然，从现在的进度来看，台积电5nm上半年实现量产问题不大，下半年我们就能见到搭载5nm芯片的智能设备大规模出货。

三星：奋力直追

在7nm工艺上，三星落后于台积电一步，不管是高通骁龙855、骁龙865，还是苹果的A12、A13，以及华为的麒麟980、麒麟990，都采用了台积电的7nm。

而三星的首款7nm芯片为自家的Exynos 9825，发布于去年8月份，最新的Exynos 990用的也是7nm制程。

在5nm工艺上，三星加快了脚步。去年三星在Q3财报中透露，5nm工艺已经进入到流片阶段。三星的5nm继续沿用7nm LPP工艺的晶体管，密度为它的1.33倍，性能提升了10%，功耗也降低20％。

目前来看，在7nm制程上，台积电仍然保持领先，有望获得各大芯片厂商的订单。不过，三星5nm工艺，已经可以超过台积电的7nm和英特尔的10nm，已经迎头赶上，该有的订单也不会少。

首批5nm谁先吃上？

刚刚发布的骁龙X60是目前最先公布的采用5nm工艺的芯片，不过，按照高通公布的计划，它真正用在消费级产品上并大量出货，还要等到明年年初。产品层面来看，骁龙X60是骁龙X55的升级版，也是高通目前推出的第三代5G解决方案。

据外媒报道，三星已经拿下了骁龙X60 5nm订单，负责这款5G芯片的生产。不过，后续台积电依然有可能也负责骁龙X60的部分订单，两家共同吃上这笔大单。

此外，苹果今年的A14处理器，已经基本可以确定会采用台积电的5nm工艺，并且成为台积电的最大客户。

关于A14，目前我们能得到的信息还相当少。外媒MacWorld表示，在采用5nm制程的情况下，A14的晶体管数量能达到125亿个，在GeekBench中的多核跑分或许能达到4500分，甚至可能超过5000分。

国内知名数码博主@i冰宇宙不久前也在微博上曝光称，苹果A14芯片的跑分为单核1559 、多核4047，相比A13有比较大幅度的提升。

至于尚未发布的iPad Pro 2020，采用的芯片估计是A13X，GPU性能大幅提升。但作为平板产品来说，对芯片功耗的敏感度相对会更低些，A13X估计还是和A13一样采用台积电的7nm工艺。

除了苹果A13和高通骁龙X60，大概率采用5nm工艺的芯片还有麒麟1020、骁龙875、AMD Zen 3处理器等。另外，来自供应链的消息称，比特大陆的5nm芯片已经在去年年底进入流片阶段，估计为AI芯片产品。

有消息称，台积电的首批5nm客户主要是苹果，其次是华为，真正在消费级芯片上普及估计还要到2021年。当然，不管是2020款的iPhone还是华为新款Mate旗舰，5nm将会成为它们的一个重要卖点。

摩尔定律距离尽头还有多久？

50多年前，知名的摩尔定律被提出：集成电路上的晶体管数量，每隔18个月便增加一倍。过去几十年里，芯片的性能在以惊人的速度不断迭代更新。进入触屏智能手机时代后，移动芯片的发展更是突飞猛进，在工艺制程上不断突破极限。

根据台积电公布的规划，5nm远非终点，未来还将向3nm、2nm迈进。按照最乐观的估计，台积电2024年能实现2nm工艺的量产，距离现在还有四年时间。

去年的Hotchips国际大会上，台积电研发负责人黄汉森在演讲报告中称，摩尔定律依然有效，它没消亡也没有减缓。他甚至表示，2050年，晶体管尺寸会缩小到0.1nm。

从三星公布的路线图来看，它的工艺制程的进化路线是7LPP——6LPP——5LPE——4LPE。而且，三星下一个发力的重点目标是3nm GAA工艺，如果未来两年能量产的话，将实现对台积电的反超。

不管是台积电还是三星，都没有在工艺制程的进化升级上停下脚步。至少目前来看，距离摩尔定律真正失效，还有很长的时间。

当然，在芯片制造上，制程每一次进步，投入的成本都要增加很多。为了解决工艺问题，科技巨头们要投入巨额资金用于研发，而且建设一座3nm或者2nm级别的晶圆厂需要百亿级美元的投入。

最近，台积电在一场媒体沟通会上宣布，2020年的开支大概在150到160亿美元间，其中80％将用于扩充产能，包括7nm、5nm及3nm。而在半导体行业里站在金字塔顶端的三星电子，也宣布未来十年将在晶圆制造上1160亿美元。

这也就意味着未来先进制程的芯片制造成本可能会更加高，能用得起的芯片厂商可能只有苹果、华为、高通这些巨头们。试图自研芯片领域的新厂商，面对的技术和资金壁垒，将会更加高。

同样的，在晶圆制造上，台积电三星已经占据了绝对的优势，其他厂商追赶的难度变得相当大。不过，中芯国际在工艺制程上的进度已经非常快，去年三季度实现了14nm的量产，比计划提前了一年，同时12nm也已经提上日程。中芯有望拿到华为等厂商的芯片订单，在依然严峻的形势下，我们依然有最基本的芯片制造能力。