5nm制程：摩爾定律發(fā)展的重要轉折點，備受關注的5nm究竟能給行業(yè)帶來什么？芯片行業(yè)的共識是：從行業(yè)最直觀的受益來講，5nm讓產(chǎn)品獲得更高算力的同時，還保持相同甚至更低的功耗，整體性能進一步加強。

摩爾定律認為，集成電路上可容納的晶體管數(shù)量，每隔18至24個月就會增加一倍，性能也將提升一倍。當芯片制程演進到5nm，它晶體管的集成度和精細化程度都要比以往更高，可容納更復雜的電路設計，并將更豐富的功能融入其中。

但從目前行業(yè)的普遍應用上看，許多產(chǎn)品用28nm、14nm，甚至10nm就已綽綽有余。部分業(yè)內(nèi)人士認為，不是所有行業(yè)都對5nm有著強勁的需求，它在現(xiàn)階段并非多數(shù)市場的剛需。話雖如此，當我們把目光放至未來，隨著5G和AI技術的發(fā)展，以及全球大數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長，5G智能終端、VR/AR產(chǎn)品、機器人、AI和超算等產(chǎn)品的成熟和應用，都將對芯片的性能、能耗和算力都有著更加嚴格的要求。

從另一個維度來說，業(yè)內(nèi)普遍認為，芯片這類硬件的發(fā)展也將催生出新的應用生態(tài)，或是對早已成熟的市場帶來革命性的顛覆。例如，當下因蘋果AirPods而重新迎來第二次黃金時代的TWS（真無線立體聲耳機）市場，各大廠商使用的藍牙芯片制程尚未踏入7nm領域，大多聚集在28nm至12nm中。但隨著市場需求倒逼著藍牙芯片的發(fā)展，未來各家廠商為了能在更小的芯片中集成更多的功能與應用，也將逐漸推動藍牙芯片朝著7nm甚至是5nm制程演進。不可否認，5nm制程的演進是各項技術和產(chǎn)業(yè)逐步成熟、變革的必經(jīng)之路，亦是根基。

隨著先進制程的不斷演進，工藝研發(fā)的門檻越來越高，成本與技術逐漸成為一座座制程演進的分水嶺。目前行業(yè)中布局5nm制程的玩家，主要有臺積電、三星和英特爾三足鼎立。其中，臺積電和三星的對峙最為激烈，淡出賽局許久的英特爾則在一旁蓄勢待發(fā)。過去一年以來，5nm芯片試產(chǎn)、量產(chǎn)和良率等消息的不斷釋放，持續(xù)刺激著業(yè)界神經(jīng)。

近日，臺積電5納米接單再傳捷報，高通最先進的「驍龍875」系列手機芯片，以及內(nèi)部命名為「X60」的5G基帶芯片，上周正式在臺積電以5納米投片。高通擴大與臺積電合作，是繼超微之后，快速銜接海思在臺積電騰出產(chǎn)能的重量級國際大廠。

前一段時間，三星也宣布其5nm制程產(chǎn)線搶下了高通和英偉達的訂單。不過，業(yè)界普遍認為，三星晶圓代工的5nm產(chǎn)能及良率在下半年仍然難以追上臺積電，臺積電有信心成為今年唯一能提供5nm量產(chǎn)的晶圓代工廠。5月，三星宣布計劃提升位于韓國平澤工廠的晶圓代工產(chǎn)能，新的晶圓代工生產(chǎn)線將基于5nm工藝打造5G、高性能計算(HPC)和人工智能(AI)芯片。該公司希望新的代工線能在2021年下半年全面投入使用。

目前，采用三星5nm制程制造的芯片主要包括三星新款處理器Exynos 1000，這款芯片將會在今年底或明年初發(fā)布。此外，還有谷歌自研的SoC “Whitechapel”，有望在Pixel系列手機上使用。另外，高通的5G芯片訂單，特別是基帶芯片X60，除了由臺積電代工外，可能還有一部分交由三星生產(chǎn)。

據(jù)了解，中國企業(yè)除了芯片設計龍頭華為海思以及頂尖代工廠臺積電的布局以外，芯動科技作為國內(nèi)領軍的一站式IP和芯片定制解決方案提供商，也率先在三星5nm流片。新技術追逐戰(zhàn)上，國產(chǎn)自主創(chuàng)新成果正不斷縮小差距甚至趕超國際水平。

就目前看來，臺積電和三星的5nm戰(zhàn)局預熱仍在緊張進行中。與以往不同的是，這場制程之戰(zhàn)的戰(zhàn)火也將不再局限于代工廠或是芯片廠商之間的競爭，它亦將燒到更上游的半導體材料廠商、光刻機設備，甚至是學術界和產(chǎn)業(yè)界的新工藝研發(fā)中。

因此，決定這場制程戰(zhàn)勝負的，不再單純是設備與制程技術，隨著工藝和材料都雙雙接近極限點，能否最先實現(xiàn)工藝和材料的質(zhì)變，也成為了芯片廠商們的勝利王牌，對國內(nèi)領先企業(yè)而言，5nm戰(zhàn)局也是實現(xiàn)彎道突破的重要機會。

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