哪個小朋友沒有幻想過,擁有一支《神筆馬良》那樣的生花妙筆,将自己的幻想纖毫畢現地還原成現實?
制造晶片的工程師,就是這樣的“當代馬良”。哦不,他們的任務更加艱巨,需要在日漸縮小的畫布(晶片)上,建構起數億人色彩斑斓的網際網路世界。
摩爾提出摩爾定律的時候,電腦還像冰箱那樣笨重。而從2013年,移動晶片的需求首次超過了PC晶片,“更輕更薄更大”的智能手機,讓半導體廠商不得不開始在“畫筆”(半導體結構)、“畫工”(互連技術與工藝控制)上不斷自我颠覆,不斷逼近摩爾定律的極限值。
2005年英特爾公司才将工藝能力從90nm提升到了65nm,而15年後的今天,10nm甚至7nm制程的內建電路晶片制造技術,已經毫無懸念。

而5G商用的全面到來,再一次對移動晶片的關鍵技術發出了挑戰。但如果EUV光刻裝置不能準備好,挑戰7nm以下制程就成為一個難以逾越的坎兒。而出乎意料的是,率先打破僵局的不是市面上已經應用7nm工藝的高通、三星、聯發科等廠商,而是紫光展銳。
2月26日,紫光展銳釋出的新一代5G SoC晶片虎贲T7520,成為全球首個采用6nm EUV制程工藝的智能手機平台。
我們知道,在此之前的高端5G SOC晶片都還停留在7nm制程,而在率先走到6nm節點的紫光展銳,上一代計算産品則是12nm。
這種“越級上位”現象,就引發了我們的好奇。6nm所描繪出的5G會是怎樣一番場景,又将給手機晶片發展趨勢帶來哪些觸動?
6nm的“神筆”,能描繪出怎樣的5G?
在回答這個問題之前,恐怕有必要先簡單解釋一下,這隻名為EUV的6nm“神筆”,究竟有何不同之處。
摩爾定律下五十年的晶片技術發展,不斷推高了人類計算機技術的水準,孕育出了移動網際網路的機遇,也帶來了新的限制和難題。
早在2012年,楚慶就曾說過,7納米将成為一道工藝牆,是半導體成本曲線的關鍵工藝拐點。而直到2018年,大部分采用7nm技術制造廠商的良率都還沒有達到理想狀态。
既然如此,6nm是怎麼實作的?EUV就順勢登場了。
此前的16/14nm甚至7nm時基本上都可以使用同樣的制造裝置——即五次圖形曝光技術(FP)來實作。而要向6nm以下進發,傳統工藝就有點扛不住了。
我們知道,晶片制造就像是用樂高積木蓋房子,借由一層又一層的堆疊,搭建出一個複雜交錯的“立體結構”。越細的刻刀自然能雕刻出更豐富的細節、更清晰的紋理。
在很長一段時間,這個複雜的建構過程,都是由193nm的光源來完成的。但5G晶片的強大功能就要求在更小的面積上內建更多的半導體,是以波長13.5nm、接近X射線精度的極紫外光EUV就登場了。
EUV的光源隻有主流光刻機的十五分之一,能夠在矽片上刻下更小的溝道。有人形容,EUV的細緻程度,就好像從地球上發出的手電筒光線,精準地照射到一枚月球上的硬币一樣。
搞懂了EUV,就能更好地了解6nm制程的展銳5G晶片虎贲T7520,究竟改變了什麼。
從實驗資料來看,6nm相比7nm産品,半導體密度提高了18%,功耗降低8%。這對于廣大的5G手機使用者來說,意味着三重價值:
第一,5G手機性能更高,而成本更低。
據展銳的代工廠台積電反映,6nm對于EUV的使用達到了一個更加成熟的新節點。這意味着良率更高,晶片的價格也更低。
舉個簡單的例子,光刻機的工作原理,是用光線照射矽片,讓未受掩模遮擋部分的光刻膠發生曝光反應,這樣才能将石英掩模上的電路圖顯影到矽片上。生産7nm晶片時,采用的ArFi LE4 Patterning或是ArFi SAQP往往需要4次甚至更多的曝光才能完成。而EUV隻需要1個光罩、1次曝光就搞定了,可以直接降低大批量生産的成本。
第二,5G手機承載的功能更多,但耗電更少。
nm(納米)數指的是晶片上內建的半導體大小,數字越小,機關面積内內建的就越多,彼此之間通信距離變短,功耗自然也就降低了。和手機在遠離信号塔的地方總是需要搜尋信号,耗電量增大是一個道理。
這也是為什麼,6nm工藝的虎贲T7520,相比上一代7nm晶片功耗降低了8%,可以為手機提供更長的續航時間。
第三,單晶片的多重能力輸出。
除了追求更小的納米數之外,融合也成為手機發展的主旋律,其中既有通訊子產品的融合,也有手機功能的融合。一方面,高內建度的SOC能夠直接減少晶片尺寸和 PCB的占用面積,降低設計、制造和測試産品的成本;同時,将各個單元組成一個完整的解決方案,意味着5G子產品可以真地融入晶片之中,進而解決功耗過高、信号不穩定、安全風險等多重問題。
這一點在虎贲T7520身上就充分地展現了出來,與外挂式5G晶片相比,虎贲T7520功耗優勢全面領先。同時還将金融級iSE安全單元內建在SOC中,比外置SE更難攻擊定位,是以達到了金融級安全水準。
“神筆馬良”眼中的移動AI世界
聊完了艱深的産業技術邏輯,就有必要來談談,除了數字變化,6nm EUV究竟能給移動智能世界打開哪些想象力與商業價值。
畢竟,普通人的5G生活不是靠電腦數着比例實作的,而是建立在形形色色的創新萬花筒之上。
繪制一個色彩斑斓的移動AI世界,才應該是“神筆馬良”的終極選擇。
具體到虎贲T7520,有兩個可能性或在醞釀之中:
一是強勁算力帶來的開發潛力。
今天要在移動終端上完成高性能的AI識别、推理等任務,受限于晶片的體積與處理能力,往往需要上傳到雲端來完成。這一方面限制了許多應用普及的可能性,比如VR、高精度視訊等等;同時也容易因為雲到端的過程,導緻隐私洩露、資料延遲等一系列隐患。
而紫光展銳的選擇是,在高制程工藝的加持下,提供“溢出”的AI算力以供軟硬體開發者享用,可以更好地支援高性能的複雜AI應用。用CEO楚慶的話來說,使用者可以在“寬松的運算環境裡一切都随心所欲”。
二是針對核心需求進行的精準賦能。
針對5G最大、也是最吃性能的落地場景——影像,虎贲T7520在硬體基礎上,将自主研發的第六代影像引擎Vivimagic解決方案和第二代FDR ( Full Dynamic Range ) 技術架設其上,通過原生的軟硬體協同,達到了出類拔萃的效果。
從資料來看,虎贲T7520最高支援120Hz的重新整理率,多屏顯示最高可支援4K HDR 10+,讓使用者在高幀率類的競技遊戲、觀看5G超高清視訊、AR/VR等視覺體驗上獲得更順滑炫彩的效果。
如果說5G為我們畫下的是一個海量智能裝置與應用構築的“大餅”,那麼紫光展銳正是用前沿的軟硬體技術打造出的“神筆”,将一切慢慢變為真實。
從這個角度看,5G晶片正在重新劃定廠商的起跑線。每一次進步,意味着産業界面臨的挑戰也就越大。而能突破這一限制的廠商,自然也更清晰地彰顯出優越性。
“唯規格論”的倒掉:使用者需要怎樣的5G?
此時,一個有趣的事情就出現了。
曾幾何時,展銳(展訊)一直被冠以“追随者”的帽子,在國際半導體廠商的競争中追随着英特爾、高通等老牌國際廠商。
但今天卻江山輪轉,當展銳成為全球率先突破6nm技術的5G SOC廠商時,老大哥“高通”的最新旗艦骁龍865卻依然采用了外挂解決方案,蘋果也放棄了自研計劃在下一代iPhone 5G搭載高通x55 5G基帶,釋出之時豪奪多個全球第一的天玑1000也依然未能成功“破7”。
而“先鋒隊”紫光展銳,在抛出虎贲T7520這隻“神筆”之後,卻又扭頭繼續與合作夥伴琢磨上一代産品的商用大計,這是什麼邏輯?
長期以來,我們已經習慣了以終端産品的價格來評判背後的晶片等級。這也是為什麼,5G手機價格長期居高不下——因為要使用最高規格的晶片,就意味着要消費者承擔金字塔頂端的價格。這也導緻高端晶片成為了領頭廠商的寸土必争之際,三星、聯發科、高通、英特爾等強勢厮殺,在5G高端旗艦性能溢出的同時,是否是時候轉變思路,去追問一句,5G使用者是否隻有那一小部分高消費群體呢?
至少在展銳眼中,技術的成就之路并不如是。
從展銳攜手海信和聯通釋出的5G終端可以看出,展銳的5G目标,是為大多數消費者提供最佳質價比的服務。
比如即将推出的海信F50配備的紫光展銳内芯虎贲T7510,采用的是12nm制程的應用處理器。但得益于架構和算力,在蘇黎世聯邦理工學院AI Benchmark上,反而超越了其他7nm制程榮登榜首。
與其搭配的5G基帶晶片春藤V510,同樣采用的是12nm制程工藝,支援SA/NSA雙模組網方式,今年也将在數十款5G終端上發光發熱。
再給大家舉個例子,5G标準剛推出時,關于獨立組網SA還是非獨立組網NSA争論不休,其中,與4G基站協同使用的“過渡方案”NSA一度成為主流。這一趨勢也吓得一衆消費者持币觀望,以免“交智商稅”。
而展銳在推出第一代5G晶片時,就選擇了支援SA和NSA雙模式。隻因為最先洞察到了SA核心網才能最大程度實作5G價值。是以展銳的核心團隊從2018年開始,就将全部研發集中到了SA制式上。
由此,我們可以發現“展銳式研發”的兩個特點:
1.尊重技術規律。在SA和NSA的判斷上,展銳看到了正确的方向,這一點在國内營運商大張旗鼓推動SA的時候也得到了驗證。而在半導體技術上,除了這次5G晶片在6nm EUV的突破,影像技術、全覆寫技術等等,都有直覺的提升。
2.強調使用者需求。在是否無止境推崇高精尖上,選擇了站在絕大多數消費者的一端,不追求釋出會上炸裂的“數字遊戲”,而是打造最具質價比和使用者價值的解決方案。
中低端市場不意味着低價低質,而是高成本效益和高價值,手機使用者将有着更高的品質要求,手機晶片也将呈現高技術、高性能和多樣化的發展趨勢,而這正是一個尚待挖掘的“利基市場”。
在設計中,展銳也充分考慮到了使用者的行為習慣變化,比如當下喜歡互動的人變多,手機的上行資料比下行資料反而更高,但傳統的移動通信模型一直假設下行至少是上行的至少10倍,是以習慣性地将手機發射功率比基站功率要小,試想一下發視訊和彈幕而網速不給力,是不是特别惱火?
展銳就在虎贲T7520中,率先實作了全場景覆寫增強,将資料傳輸信号上行增加了100%,使上行跟下行信号品質一樣好,讓大家看直播、發視訊兩不誤,這樣的“以人為本”路線,是不是比動辄高端旗艦的“掏腰包”更能引起舒适?
ICT産業競争的激烈和殘酷,不隻展現在表面的劍拔弩張,還有細水長流的落寞。2014年,博通退出手機晶片市場,更早一些,德州儀器、意法半導體、愛立信這些大名鼎鼎的巨頭均在競争中敗下陣來。
而展銳等國産廠商曾是“後輩”,卻相繼得到了市場的認可。與其質問展銳為什麼不能做高端,或許可以換一個角度思考,為什麼在展銳明明有做最高端的實力,卻偏偏選擇了“接地氣”?
大浪淘沙終顯金,其中的技術邏輯和商業視窗,最終會在這位“神筆馬良”的筆鋒之間熠熠發光。