¿Cuál es el proceso de fabricación?
Así es el mercado de chips. El valor específico de un proceso de fabricación de chips es un indicador clave del rendimiento de los teléfonos móviles. Cada mejora en el proceso de fabricación conlleva un mejor rendimiento y un menor consumo de energía, y el lanzamiento de cada teléfono móvil emblemático suele ser inseparable de los avances en el rendimiento de los chips.
Snapdragon 835 utiliza un proceso más avanzado de 10 nm. Al integrar más de 3 mil millones de transistores, su tamaño es un 35% más pequeño que el Snapdragon 820, su consumo total de energía se reduce en un 40%, pero su rendimiento mejora en un 27%.
En términos de profundidad, ¿cómo se calculan esas decenas de nanómetros? Hablemos primero del transistor unitario del chip.
Gracias a las predicciones de la Ley de Moore, se han integrado cientos de millones de transistores en chips más pequeños que el pulgar. El chip de fusión Apple A10 utiliza el proceso de fabricación de 16 nm de TSMC e integra aproximadamente 3.300 millones de transistores. La corriente fluye desde la fuente hasta el drenaje, y la compuerta es equivalente a la compuerta, que es principalmente responsable de controlar el encendido y apagado de la fuente y el drenaje en ambos extremos. Habrá pérdida de corriente y el ancho de la red determina la pérdida cuando pasa la corriente, que es el consumo de energía y calefacción común de los teléfonos móviles. Cuanto menor sea el ancho, menor será el consumo de energía. El ancho mínimo de la puerta (longitud de la puerta) es el valor en el proceso de XX nanómetros.
Para los fabricantes de chips, lo principal es actualizar continuamente la tecnología y esforzarse por hacer que el ancho de la puerta sea lo más estrecho posible. Pero cuando el ancho se acerca a los 20 nm, la capacidad de la puerta para controlar la corriente cae drásticamente y se produce el problema de la "corriente de fuga". Para integrar más transistores en la CPU, la capa aislante de dióxido de silicio se volverá más delgada, lo que puede provocar fácilmente una fuga de corriente.
Por un lado, la corriente de fuga aumentará directamente el consumo de energía del chip y traerá calor adicional al transistor; por otro lado, la fuga de corriente provocará errores en el circuito y señales ambiguas. Para resolver el problema de la señal borrosa, el chip tiene que aumentar el voltaje del núcleo, aumentar el consumo de energía y caer en un bucle infinito.
Por lo tanto, si no se puede reducir la tasa de fuga, el control general del rendimiento y del consumo de energía de la CPU será muy insatisfactorio. La razón por la que la capacidad de producción de TSMC no pudo mantener el ritmo durante este período fue que encontró problemas de fugas al utilizar procesos superiores.
Existe otro problema que también se encuentra en la producción en masa de chips de proceso de 10 nm.
Cuando el tamaño del transistor se reduce hasta cierto punto (la industria considera que es inferior a 10 nm), se producirán efectos cuánticos. En este momento, las características del transistor serán difíciles de controlar y la dificultad de producción del chip aumentará exponencialmente. La razón principal por la que el tiempo de envío del Snapdragon 835 se retrasa y el X30 está lejos puede ser para superar la dificultad de la tasa de rendimiento.
Además, el Snapdragon 835 utiliza una tecnología de proceso de 10 nm y el costo de diseño y fabricación es casi un 50 % mayor que el del proceso de 14 nm. Es la única forma que tienen los grandes fabricantes de invertir en la producción en masa de chips de 10 nm.
En la actualidad, Samsung ha intentado agregar tecnologías de proceso de 8 nm y 6 nm a la hoja de ruta de procesos actual, mientras que TSMC continúa proporcionando chips con tecnología FinFET de 16 nm y se espera que proporcione muestras de chips con proceso de 7 nm este año.