本文比較了不同公司的智能手機(jī)處理器和fab流程，但隨著信息內(nèi)容的增長(zhǎng)，我不得不把它寫進(jìn)了一篇文章。在這里，由于信息的可用性，蘋果、華為和三星的Exynos處理器將獲得最多的覆蓋，但一些高通Snapdragon處理器也將被包括在一些比較中。

工藝過(guò)程

這里比較的處理器將由三星和臺(tái)積電生產(chǎn)，從14/16nm到7nm EUV版本。

比什么

模寬和模高將在每個(gè)不同公司的處理器之間進(jìn)行比較。晶體管密度數(shù)據(jù)(僅對(duì)某些處理器可用)將用于進(jìn)程比較。

智能手機(jī)處理器芯片尺寸

在圖1中，分別繪制了三星、華為和蘋果的智能手機(jī)處理器與使用的不同工藝的模具尺寸趨勢(shì)。

三星(左)、華為(中)和蘋果(右)的模具尺寸趨勢(shì)和工藝

對(duì)于三星來(lái)說(shuō)，7LPP的引入可以降低模具高度。然而，出乎意料的是，它的91.83 mm2的面積并不是這里所考慮的所有處理器中最小的die面積。在7nm處理器中，占地面積最小的是驍龍855 (73.3 mm2)，采用臺(tái)積電原來(lái)的7nm工藝制造。Snapdragon 835更小，只有72.3 mm2，但采用了三星10nm (LPE)工藝，晶體管密度更低。另一款7nm EUV處理器是在臺(tái)積電生產(chǎn)的華為麒麟9905g，它也擴(kuò)大了芯片尺寸(113.3 mm2)，但這可以歸因于處理器的新特性。

模具寬度不會(huì)隨著先進(jìn)工藝的發(fā)展而下降。這將是使用EUV時(shí)需要考慮的問(wèn)題，稍后將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)討論。隨著單元格軌跡高度的縮小，光照旋轉(zhuǎn)的影響將變得更加明顯。

晶體管密度

圖2顯示了華為和蘋果處理器在進(jìn)程和晶體管密度的比較。

比較讓我們以外的是，來(lái)自于TSMC的7nm EUV工藝并沒(méi)有提供最高的晶體管密度。在顯示的麒麟處理器中，麒麟980的密度最高(93.1 MTr/mm2)，高于麒麟990 5G的90.9 MTr/mm2。另一款超過(guò)這一價(jià)格的處理器是驍龍855，為91.4 MTr/mm2。

到目前為止，TSMC的第一個(gè)7nm制程實(shí)現(xiàn)了密度最高和最小的模具尺寸。臺(tái)積電7nm制程實(shí)際上比三星7nm EUV制程(243 nm)[3]擁有更短的高密度軌道高度(240 nm)。Exynos 990實(shí)際上使用了高性能的軌道高度，即270納米。這些實(shí)際上抵消了更小的金屬間距的潛在好處。

到5nm時(shí)，軌道高度預(yù)計(jì)會(huì)降低，特別是在6-track 單元可用的情況下。

軌道高度降低對(duì)EUV的影響

三星的7nm EUV工藝提供了270 nm(7.5軌)和243 nm(6.75軌)的單元高度。這個(gè)過(guò)程的5納米延續(xù)也提供了一個(gè)216納米(6軌)單元高度。這一過(guò)程被認(rèn)為是一種延續(xù)，因?yàn)樽钚〗饘匍g距保持在36納米。最小金屬間距對(duì)EUV過(guò)程有很大的影響，因?yàn)樗O(shè)置了一個(gè)首選的照明角度(確切地說(shuō)，其正弦= 0.1875)。然而，這個(gè)照明角度會(huì)在離中心13毫米處的模具上旋轉(zhuǎn)18.2度。由于在圖1中顯示的三星Exynos處理器的模寬一直在10.7毫米附近，我們應(yīng)該考慮芯片邊緣相對(duì)于中心的最大旋轉(zhuǎn)7.5度(=18.2度x 5.35 mm/13 mm)的影響。

三星Exynos處理器的模寬約為10.7 mm，我們應(yīng)該考慮芯片邊緣相對(duì)于中心的最大旋轉(zhuǎn)7.5度(=18.2度x 5.35 mm/13 mm)的影響。對(duì)于36nm節(jié)距本身影響并不大，但對(duì)于真實(shí)節(jié)距的軌道高度影響更大。隨著節(jié)距的增大，軌道高度增大，衍射級(jí)次譜更復(fù)雜。第0階和第1階的相位差通常不受x方向入射角“陰影”的顯著影響，但旋轉(zhuǎn)改變了這一點(diǎn)(圖3)。

對(duì)于243nm(頂部)和216nm(底部)的軌道高度，7.5度的光照旋轉(zhuǎn)的影響。對(duì)于旋轉(zhuǎn)的情況，離焦會(huì)產(chǎn)生較大范圍的跨瞳孔的相位誤差。因此，在模邊的圖像更容易失焦。

在6或6.75軌道單元中的線將更容易在模切邊緣失焦。不僅隨著最小金屬間距減小，而且隨著軌道高度減小，這種影響更為嚴(yán)重。

在未來(lái)會(huì)發(fā)生什么

鑒于華為從臺(tái)積電的供應(yīng)已被中斷，它可能將依賴于中國(guó)的一家新的代工供應(yīng)商，比如中芯國(guó)際。它可能嘗試首先復(fù)制麒麟980在國(guó)內(nèi)的成功例子，因?yàn)橹袊?guó)大陸還沒(méi)有達(dá)到“7nm”階段。與此同時(shí)，蘋果和高通與臺(tái)積電在7nm ' P '工藝上的合作繼續(xù)取得成功。

隨著Exynos處理器系列的歡迎度有所下降，Exynos處理器設(shè)計(jì)可能會(huì)被替換為非定制的ARM核心設(shè)計(jì);這是否能重振內(nèi)部處理器設(shè)計(jì)還有待觀察。除此之外，三星手機(jī)仍只能獨(dú)家使用高通驍龍?zhí)幚砥鳌?

參考文獻(xiàn)

處理器模具尺寸和晶體管密度信息來(lái)自：Techinsights (Exynos 8895, Exynos 9810, Exynos 990, A13，麒麟990 5G, Snapdragon 835, Snapdragon 865)， Anandtech (A9, A10X，麒麟960，麒麟980)，Chiprebel (Exynos 9820, A11)， Wikichip (A12，麒麟970，麒麟990 4G, Snapdragon 855)。