7nm和12nm的芯片,在手机应用上有多大区别?

ABc恋家


CPU架构相同的情况下,7nm和12nm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肯定大大小于12nm的,毕竟都差两代了。

如果CPU架构不同,那么7nm和12nm工艺制程带来的差别就是芯片性能的鸿沟。道理很简单,7nm工艺制程可以让晶体管尺寸更小,而更小的晶体管尺寸就意味着,同样的芯片面积下,可以容纳更多的晶体管。晶体管数量多了,芯片可以实现的功能就多(可以增加缓存容量,或者添加新的功能芯片),性能也跟着上一个台阶。

这么说有点抽象,我举麒麟970和960来分析。

麒麟970的架构和麒麟960的CPU架构(GPU不同,图表有错)相同,区别在于工艺制程的差别,970采用10nm,比960的16nm先进三代(中间隔着12nm、14nm),结果性能方面,970相对于960的单核性能提升11.1%,多核提升4.8%。其中,单核性能提升最能体现先进工艺制程的好处,多核性能提升不明显,个人猜测是海思多核优化设计经验不够纯熟。

但最能体现工艺制程连跳三级给麒麟970带来好处的,还是NPU芯片的加入,因为CPU缩小面积后,空出的空间给了NPU,使麒麟芯片也可以像苹果A11芯片那样,拥有神经引擎芯片,为手机增加了一个重要卖点。

你看,工艺制程的牌打好了,同样架构可以搞出两代旗舰芯片,你说7nm和12nm区别大不大?


魔铁的世界


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差别有多大呢?这里我提到三款处理器,就能感觉到两者的差异(麒麟710和麒麟980处理器的差异)。

麒麟710:12nm FinFET;4个A73大核(2.2GHz)+ 4个A53(1.7GHz)共八核设计;GPU为Mali-G51。

麒麟810:7nm FinFET;2个A76大核+6个A55共八核设计;GPU为Mali-G52。

麒麟980:7nm FinFET;2个A76大核(2.6GHz)+2个A76大核+ 4个A55共八核设计;GPU为Mali-G76。

我们先不慌看三者的差异,我们先说到底这个数字代表的是什么意思呢?这些数字实际上是蚀刻尺度,说的透彻一点就是,将一个单位的电晶体刻在多大尺寸的一块芯片上。而这个数字越小,代表在相同大小的处理器中,我们可以使用的空间越大,其中的计算单元数越多。

我们一直强调一个问题,手机CPU的主频率,为什么处理器的主频不会做到10GHZ呢?因为,频率越高,你运行的时候,产生的热量就越大,而且你所耗的电量也就越大,而制程越先进,就能更好的降低功耗,降低CPU需要的电压,而且驱动它们的功率也随之减低。

我们在说到三颗处理器,相同的7nm工艺,麒麟980比麒麟810的功耗肯定大,因为麒麟980的主频率和大核心性能强,功耗大;而在麒麟810和麒麟710之间,虽然麒麟710的CPU性能不及麒麟810,可是12nm工艺,也影响它的功耗体现。

所以,12nm和7nm在不同的手机上,因为会折射它们的性能,7nm一定在CPU性能上更优秀,而12nm却只能略输一筹,可能在功耗上类似,却在性能上7nm更强,处理手机的应用更迅速。


LeoGo科技


半导体行业看似乎离我们很远,比如FinEFT是什么鬼,EUV又是什么黑科技,让人云里雾里。其实半导体离我们很近,前面说的FinEFT和EUV是为了完善工艺制程做的付出。手机处理器不同于电脑处理器,毕竟手机留给它的空间有限,所以对处理器的性能表现、功耗、扇热效率就有了一定的要求。

而题主所说的7nm和12nm是工艺制程,换句话说就是处理器的蚀刻尺寸,就是我们八一个单位的电晶体刻在多大尺寸的一块芯片上。蚀刻尺寸越小,相同大小的处理器中拥有的计算单元就越多,性能也越强。这就是厂商为什么在发布会上会强调处理器的工艺制程额原因。

而不同厂商的7nm和12nm工艺还是有差别的。关于各家工艺的的对照表:Intel和代工厂的工艺,如果从微缩程度(密度)和性能,关键技术视角看过去,对照情况完全不一样。从密度上说:台积电和三星的7nm 的确和Intel的10nm是同一个节点,对应的代工厂的10nm、8nm和Intel的14nm是一个节点,代工厂的12nm、14nm、16nm、20nm 差不多是Intel 的20nm节点,高于22nm一点。

如果考虑关键技术的话,台积电、三星在Intel的10nm节点并没有做太多改进,单纯的缩了下。Intel具体用了钴还有个啥的技术,三星已知的是要在5LPE之后才会引入,台积电估计5nm也没有吧,5nm提升太低了。 反正没有这些关键技术的话,即便尺寸缩了,性能也上不去。

说了这么多,处理器的制程真的真的这么重要?以苹果为例,一直选择三星作为苹果A系列芯片处理器代工厂的在iPhone 7系列的时候选择了台积电的16nm工艺,而抛弃了三星的14nm工艺技术,原因就是在16/14nm制程上台积电的工艺要比三星更加成熟。

对于同一家代工厂的不同工艺制程而言,处理器频率越高,所产生的热量也会跟着提高,而更先进的蚀刻技术的另一个优点就是能够减少晶体管之间的电阻,让CPU所需电压降低,使得驱动他们运作的功率也跟着减小。所以每一代的新品不仅是性能的替身,更有功耗和发热量的降低。


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这两款芯片在一般场景下运行手机应用时,不会有很明显的区别,除非在处理多应用、多任务的时候才能察觉到差异或是用跑分软件才能测试出来。

芯片工艺制程决定了运算大型数据的速度,体现了运算性能

芯片最主要的功能就是数据运算,靠电路控制器来执行应用的指令,对于电流来讲,运算时多跑几纳米几乎没什么影响。7纳米和12纳米的主频相差0.4GHZ如果是执行特大指令的运算,制程短的芯片就可以发挥它的优势,更容易上高频缓存优化,速度的提升明显体现出来了。



7纳米芯片沟道尺寸更小,手机应用上功耗更低

7纳米相对于12纳米的工艺,在动、静态功耗控制方面要好。一般半导体沟道业界的标准是1~5纳米为节点,7纳米芯片的沟道尺寸就相当于两个原子,非常接近这个标准,沟道尺寸越小电压阀值就越小,电子器件在运算的时候电压更低,运行应用的时候降低功耗,用户最大的体验效果是更加省电。


7纳米采用了新型晶体管和结构,散热效果比12纳米还要好

对于性能更好的芯片,运行应用的时候热量更大,因为里面晶体管也要多,当电流通过时,这些晶体管在内部会翻转大约3.22亿次,所以产生的热量也要大。但7纳米芯片采用了新型的互补式半导体晶体管,排列的方式是3D的结构,工作的时候减少运动频率,产生的热量就没那么大,再加上有的还会用石墨烯散热材料,7纳米的散热比12纳米的还要好。



7纳米和12纳米在手机应用上,性能、功耗、散热方面还是存在一定的差距,毕竟新款处理器采用的是新工艺、新材料。


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手机芯片的工艺制程越先进,芯片的性能将会越强,功耗反而越低。

  • 芯片工艺制程的提升,意味着同样面积可容纳集体管的数量越多,计算性能越强;

  • 芯片工艺制程越低,电流穿过时的损耗、发热量也就余地,功耗响应会降低很多。

了解晶体管的工作方式之后,您将会有一个更加清晰的认识。


晶体管工作的基本方式

集体管工作的结构示意图如下:

电流从Source(源极)通过Gate(栅极)最终流入 Drain(漏级),这里的Gate有点类似我们的闸门,负责电流从源极至漏级。电流的经过存在损耗,并且会带来一定的发热量。那么,栅极规格的大小和工艺将直接决定了晶体管的大小。栅极的宽度也就是我们常说的工艺制程,工艺制程越小,晶体管的体积也就越小,电流通过栅极的损耗以及发热量也就越小。

7nm与12nm差异的理论基础大家已经清楚,那么,实际的芯片上究竟会存在多大的差异呢?


7nm和12nm的芯片差异

这里以华为麒麟980、麒麟960两款芯片为例,分别使用7nm和12nm的工艺制程。

  • 麒麟980使用2个超大核A76(2.6GHz)+2个A76(1.92GHz)大核+ 4个A55(1.8GHz)共八核设计,晶体管的数量为69亿;

  • 麒麟960使用使用4个大核A73(2.4GHz)+4个小核A53(1.8GHz)共八核设计,晶体管的数量为30亿。

可以看到麒麟980的频率远高于麒麟960,一起来看看两者跑分的差距吧!

麒麟980安兔兔测试的跑分普遍在30万左右,麒麟960安兔兔的跑分在16万分左右,两者相差将近一倍。至于功耗问题,麒麟960发热量较大,华为Mate 9 Pro这款机型体验的就更加明显。

当前具备生产7nm工艺制程的厂家仅为台积电、三星。可见华为一旦失去台积电的支持,将会面临较大的困境。好在国内以中芯国际为代表的芯片厂商,正在积极努力的同AMSL公司处购买更加先进的光刻机设备,用于提升我国芯片产业落后的现状。


手机芯片工艺制程升级所带来性能提升,功耗下降的事情,您怎么看?

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极客谈科技


7nm和12nm指的是晶体管间的距离。在同等cpu面积下,距离越小,能够摆放的晶体管数量也就越多。那么,对于运算速度而言,晶体管越多,运算速度提高的可能性也就越大。

但是,不管是对于手机还是pc,这些并不是刚性约束。核心数量与底层优化更有意义。不是有句话叫“一核工作,九核围观”吗?其实就是因为优化问题导致核心不能同时工作。

对于目前手机发展而言,底层系统到上层系统OS的优化才是重中之重。


Evolbrain启示录


我是不正经的纸鸢,喜欢回答关于手机方面的问题。

越先进的制程工艺,晶体管密度越大,核心面积越小,功耗和发热等性能更加优异。

相信大家经常看到手机处理器上的芯片的7nm和12nm等等名词,其实是手机芯片的不同工艺制程的区分,在一般情况下,数字越低则表示手机芯片越好!一般情况下,手机芯片数字越低,则表明手机功耗越低,性能越强。更先进的工艺制程,好处还是非常明显的。

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,都在意味着手机发热低,功耗少,消费者体验更佳!而12nm和7nm日常使用没有感受到明显的差别,但是在手机游戏,和高温等特定环境下就能感受到!

个人建议: 在挑选手机的朋友,在预算充足情况下建议购买手机芯片工艺更佳的手机型号,刚用虽然没有大差别,但是用的久了就能明显的感觉到里面的差异!


育儿小伙


为了方便大家理解,我举一个例子吧。

你给宿舍的兄弟们带饭,你们宿舍有八个人,但是你一个人能力有限,带不了那么多,每人一屉小笼包,你只能带四个人的,因为你自己还要买东西。

这里你就相当于一个系统,手机系统或者电脑系统。你的兄弟相当于一个个的应用,你的带饭能力相当于手机或电脑的运算能力,小笼包相当于12nm

后来你到了食堂发现有卖士力架的,每人三个士力架就饱了,而且士力架不占地方,你带的可以更多了,你现在可以给七个人带饭了,所以第一你不用拿那么多东西,第二你带饭的人更多了,效率也上来了。

这里士力架相当于7nm


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大和小的区别


清蒸蚂蚁腰


非常大的吧 同样的功能 功耗是完全不一样的 体积也越小;同意的体积 采用不同工艺 功能会更多。 现在的手机集成度高于电脑


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