即便是完全不了解芯片制造的人，想必也都聽過5nm、7nm。近年來常常被用作第一定語的制程工藝，不僅成了消費電子宣傳時的營銷術語，其實也在半導體業界掀起了又一批潮流。不僅僅是A15、驍龍888、麒麟9000和谷歌Tensor這些手機SoC，還有不少IP與芯片廠商也都紛紛開展了自己的制程切換工作。

隨著近期臺積電3nm可能陷入瓶頸的傳聞流出，許多人都猜測我們可能會在5nm的階段延遲一到兩年的時間。在各大代工廠的4nm出來之前，不妨先來看下有哪些廠商已經做好了5nm的規劃。

AI芯片

今年一月，Ambarella公布了一款基于5nm制程的AI視覺處理器CV5。CV5支持錄制8K視頻或4個4K視頻流，適用于智能汽車攝像頭系統、無人機等消費級攝像頭和機器人攝像頭。CV5基于三星5LPE制程節點打造，結合了Ambarella強大的CVflow AI引擎，使用雙核Arm A76 CPU為各種AI算法提供所需的高性能，比如ADAS和SLAM。

得益于5nm的制程福利，CV5在錄制8K@30FPS的視頻時，功耗甚至不到2W，錄制8K@60FPS的視頻時功耗不到5W。這種功耗使得該SoC可以作為各種微型攝像方案的首選，比如GoPro等運動相機，既做到了高分辨率高FPS的實時回放，又解決了功耗過大造成的發熱和續航問題。Ambarella的上一代CV25使用的僅僅是10nm制程，此次一舉跳至5nm，也證明了在AI視覺領域5nm帶來的誘惑力非常足。

同樣用到了三星5nm制程的還有一家剛成立一年多的韓國芯片公司Rebellions，這家僅有26名工程師的Fabless公司主攻金融交易、PIM、自動駕駛汽車和云服務器這些特定領域的芯片。前不久，韓國資產管理公司Qraft宣布將委托Rebellions打造一款AI金融芯片。

對Qraft有所了解的可能聽過這家公司的推出的AI選股ETF，通過AI對特斯拉等股票進行低買高賣的操作，創造了不小的回報率。但其系統仍基于通用GPU打造，為了滿足客戶不斷增長的需求，Qraft決定讓Rebellions打造一款獨立的AI芯片。Rebellions認為根據其開發團隊多年的芯片設計經驗，加上三星5nm帶來的優異PPA表現，這種AI NPU芯片在高并發的金融交易中，性能表現可以遠勝通用的CPU和GPU方案。在AI自動交易中，該芯片可以將微秒級的反應時間進一步減半。

服務器芯片

同樣在5nm上大放異彩的還有服務器芯片，比如前不久發布的倚天710。阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥在云棲大會上發布了這款業界性能最強的ARM服務器芯片，該芯片基于臺積電5nm制程打造，采用了Armv9架構，內含128顆核心，CPU主頻最高達到3.2Ghz，還支持最新的DDR5內存和PCIe 5.0接口。根據阿里巴巴給出的數據，這款芯片性能超過業界標桿20%，能效比更是提升了50%以上，未來將用于阿里云的數據中心。

有著相同操作的還有Marvell，今年1月公布的OCTEON 10 系列DPU同樣采用了Arm的Neoverse N2處理器。該系列的旗艦DPU400最多包含36顆N2核心，最大頻率達到2.5GHz，支持12通道5200MT/s的DDR5內存和8通道的PCIe 5.0。同樣在5nm的助力下，這款旗艦的典型功耗僅為60W，對比之下，Marvell目前OCTEON TX2系列旗艦CN98XX的最大功率可達120W。Marvell也提到5nm帶來如此低的功耗，可以讓OCTEON 10用上無風扇的設計。

RISC-V芯片

盡管RISC-V架構比較新，但先進制程上的進度倒是一點沒有落下。當下不少高性能的RISC-V都采用了7nm制程，比如平頭哥的玄鐵910和Esperanto 的ET-SoC-1，RISC-V的擴展性在先進制程上得到了完美的體現。

今年4月，知名RISC-V公司SiFive宣布旗下OpenFive業務部門成功流片了首個臺積電5nm的RISC-V芯片。該SoC采用了2.5D封裝，集成了SiFive的E76 32位CPU內核，OpenFive的D2D接口和HBM3 IP子系統，支持高達7.2Gbps的數據傳輸速率。根據SiFive的說法，這款SoC非常適合AI和HPC這樣的高性能應用，而且SoC中其他部分在授權后可以用于其他臺積電N5的設計。

以太網交換機芯片

為了給下一代5G運營商邊緣網絡和最新的RAN部署模型做好準備，Marvell推出了首個5nm的50G PAM4設備，Prestera DX 7321以太網交換機芯片。通過與上文提到的OCTEON 10 DPU結合，可以提供比現有方案低上50%的功耗。

這款5nm芯片帶來的不僅有功耗上的優勢，還有速度上的優勢。端口速度最高可達400Gbps，合計帶寬最高達到1.6Tbps。無論是Open RAN、vRAN還是傳統的RAN架構都能享受到性能提升。這顆芯片的存在也意味著在與博通Trident系列芯片爭奪市場份額時，有了一定的優勢，但后者已經開始了5nm服務器芯片的篩選，相信不久后也會在交換機芯片上發力。

小結

5nm這樣的制程為頻率、能耗比和I/O速度等參數均帶來了提升，對于看重這些參數的市場玩家來說，先一步做好5nm芯片的設計與布局，就有可能占據先機。但從以上芯片的功用我們也可以看出，除了手機SoC，基本都與消費電子產品無關。

這不僅是因為消費電子與芯片設計本身的成本控制，7nm以下的制程還有很大的性能優化空間也是原因之一。如果過早選用先進制程，很可能被逐漸放緩的摩爾定律牽著鼻子走，難以做到可觀的隔代提升。不過若是急于彎道超車的話，倒是可以把5nm作為加速的催化劑。

責任編輯：haq