手机处理器性能提升的法宝：新制造工艺5nm EUV

前不久，手机处理器代工厂商之一的三星宣布完成了5nm EUV工艺研发，能够给芯片带来20%的功耗降低。

作为老对手的台积电虽然还没有正式公布，但也有各方消息表示即将完成研发，有望为2020年苹果A14处理器的制造出力。

5nm和EUV这两个新登场的制造工艺究竟有着什么优势，多家代工厂为何要急着完成新技术的研究？让小雷（微信：leitech）来简单梳理一番。

是什么优势让芯片商趋之若鹜

首先我们知道，由处理器为代表的半导体芯片决定了手机等诸多设备的运行性能，想要提升芯片的能力就得从多方面改进，其中架构和制程占据了相对主要的地位。

前者带来计算质量的改变，而后者则改变数量上的能力。

从晶体管组成的集成电路被发明开始，制造芯片的制程被一步步推进，制程的数字越小，晶体管之间的间隙也越短自然就有了更大的晶体管密度，芯片性能也得到提升。

从小米手机一代骁龙8260处理器的45nm，到骁龙800处理器时代的28nm，再到骁龙821的14nm，骁龙835的10nm，还有现在麒麟980、骁龙855和苹果A12都在使用的7nm制程，手机的性能都在随着芯片制造工艺的提升而跃进。

而在即将到来的5nm制程，芯片制造迎来了工艺上的节点：5nm有着过去都不算问题的特殊之处，极低的晶体管间隙使得漏电难以被控制，造成芯片性能存在可见的损失；而当前拥有的诸多制造技术又没法有效解决漏电，将代工厂们拦在了5nm的门前。

多家研发机构经过提前数年的研究，找到了一个解决5nm尴尬的方式，EUV（极紫外光刻）。

这个技术从上个世纪80年代就开始研发，可惜因一直达不到所需的指标而被一直推迟，直到芯片制造遇到了切实难以跨过的门槛。

但EUV又几乎是推进制程工艺的唯一办法，传统的光刻已经很难随着制程进步继续使用，其他的代替方法进展缓慢而且开支更加可怕。

想要让5nm制程顺利成为现实，采用EUV成了台积电、三星等大型代工厂的首要选择。

台积电和三星为什么这么急

代工厂们的着急不是突然出现的，EUV本身就遭遇了时间跨度相当长的延期，同时5nm也因为往年采用的技术而被一并推迟。现在我们看到的2020年开始推出量产芯片计划，已经是延期数次后的时间表了。

当前的芯片制造行业多数采用代工厂模式，相比英特尔的研发与生产一体的模式，将两个鸡蛋分开放的做法明显降低了进入芯片行业的风险。

台积电采用自己进行半导体芯片生产，为研发厂商提供服务的模式，让客户能更有效地把研发预算用在合适的地方，并且自身能够从中获取利益。

但芯片市场也如同其他的大大小小市场一样存在着激烈竞争，如果没能借助比竞品更先进的工艺制造芯片，那么很可能从市场上败下阵来。于是作为代工生产的一方，会因为客户生产的需求而产生压力。

而台积电获得的压力，正是要让新的工艺能够尽快投产，使得作为客户的研发厂商投入更多的订单，来保证收益的稳定性。早在10nm时代，就曾出现过工艺尚未正式投产，大半年的产能就已经被客户吃下的状况。

投入新的制程，对于台积电来说再自然不过，但由于EUV工艺的加入令这次的工艺升级出现了更加可观的支出。预先在研发中投入如此的支出数目，对于一家靠着代工来获取利润的企业来说，几乎要到了亏损不可接受的地步。

说到底，都是钱的问题。拖得越久造成的损失就越大，而代工厂想要用新工艺的生产来收回成本，相应的周期却会因为延迟变得越来越长。为了不让这样糟糕的境地发生，台积电不得不急。

对于同样进行着芯片代工业务的三星，这也是同理。而且三星也有自研芯片业务存在，早日投入新制造工艺，也能让三星的自研处理器早一日在市场上获得领先地位。

新一轮军备竞赛，将随新工艺而来

如果三星能够顺利带来基于7nm EUV打造的Exynos 9825处理器，并用于2019年下半年旗舰Galaxy Note 10之上，就能从一定程度上证明EUV工艺的研发进展，芯片制造的又一次危机被化解。

待到一年后，无论是高通、苹果、三星还是华为，手机处理器都能随着芯片制造水平提升而用上5nm EUV工艺。新技术的加持下，各家厂商能带来怎样强劲的芯片以及手机产品呢？值得我们静静等待。