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，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。

工藝過程

這里比較的處理器將由三星和臺積電生產(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。

三星(左)、華為(中)和蘋果(右)的模具尺寸趨勢和工藝

對于三星來說，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)，采用臺積電原來的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。

模具寬度不會隨著先進(jìn)工藝的發(fā)展而下降。這將是使用EUV時需要考慮的問題，稍后將對此進(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，來自于TSMC的7nm EUV工藝并沒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。另一款超過這一價格的處理器是驍龍855，為91.4 MTr/mm2。

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

到5nm時，軌道高度預(yù)計會降低，特別是在6-track 單元可用的情況下。

軌道高度降低對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。這個過程的5納米延續(xù)也提供了一個216納米(6軌)單元高度。這一過程被認(rèn)為是一種延續(xù)，因為最小金屬間距保持在36納米。最小金屬間距對EUV過程有很大的影響，因為它設(shè)置了一個首選的照明角度(確切地說，其正弦= 0.1875)。然而，這個照明角度會在離中心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。對于36nm節(jié)距本身影響并不大，但對于真實節(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(圖3)。

對于243nm(頂部)和216nm(底部)的軌道高度，7.5度的光照旋轉(zhuǎn)的影響。對于旋轉(zhuǎn)的情況，離焦會產(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。

在未來會發(fā)生什么

鑒于華為從臺積電的供應(yīng)已被中斷，它可能將依賴于中國的一家新的代工供應(yīng)商，比如中芯國際。它可能嘗試首先復(fù)制麒麟980在國內(nèi)的成功例子，因為中國大陸還沒有達(dá)到“7nm”階段。與此同時，蘋果和高通與臺積電在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)計可能會被替換為非定制的ARM核心設(shè)計;這是否能重振內(nèi)部處理器設(shè)計還有待觀察。除此之外，三星手機(jī)仍只能獨家使用高通驍龍?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)。