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芯片制程走到两纳米之后,提升来自哪里

2026-10-23编辑部约 3 分钟阅读 4 条留言
单纯靠缩小晶体管获得的收益正在变薄,封装、供电与架构层面的改进接过接力棒,成为新的性能来源。

微缩的收益在递减

每一代制程节点都带来密度提升,但近几代的实际收益已经不如命名数字暗示的那样显著。栅极结构变化、互连电阻上升、工艺波动增大,都抵消掉了一部分本该拿到的好处。同样的标称节点,不同产线的实际密度与功耗表现可以相差不少。

与此同时,单颗芯片的面积受到光罩尺寸限制,做太大良率会快速下滑。既然一颗做不下,思路自然转向:把大芯片拆成若干小块,各自用合适的工艺生产,再想办法高效地拼在一起。

封装成为主战场

把多个芯粒放在中介层上互连,是近年很受重视的方向。这样做的好处是每个部分可以独立选择工艺:计算部分用先进节点,输入输出与混合信号部分用成熟节点,成本与良率都能改善。难点在于芯粒之间的互连密度与延迟,以及由此带来的供电与散热复杂度。

堆叠是另一条线。把存储层直接叠在计算层上方,访存路径大幅缩短,对带宽敏感的任务收益明显。代价是热更难散出去,中间的硅通孔还会占用本可以用来布线的面积。

供电被重新审视

随着晶体管密度上升,单位面积功耗持续增加,供电网络的损耗变得不可忽视。电压已经降到很低的水位,允许的波动范围随之收窄,一点点压降就可能造成时序失效。

把供电移到芯片背面是应对方案之一,让信号布线和电源布线各占一面,互不再争抢空间。这需要在晶圆背面做减薄与穿孔,工艺难度不小,但换来的余量对高频运行很关键。

架构层面的空间仍然很大

工艺提供的是通用改进,架构改进则更依赖场景。针对矩阵运算的专用单元、稀疏数据的跳过机制、低精度数据通路,都能在特定负载上带来数倍收益,代价是通用性下降。

近年更常见的做法是在同一颗芯片上集成多种计算单元,由调度层决定任务落在哪一块。这对软件栈提出了要求:编译器与运行时需要理解负载特征,否则专用单元可能长期处于闲置状态。

成本这笔账

先进节点的晶圆单价持续走高,只有出货量足够大或者单颗价值足够高的产品才摊得平。这解释了为什么高端产品先上新工艺,而大量中端产品仍停留在成熟节点,并且通过架构与封装手段去补性能。

对使用者来说,标称制程数字的参考价值在下降,更值得看的是实测的每瓦性能与真实负载下的表现。同样的标称节点,不同设计取向的实际体验可以相差很多。

本文由睿达孚资讯站编辑部整理撰写,观点仅供参考;转载请注明来源与链接。

读者留言

共 4 条 · 精选展示
钟
钟离2026-10-24

这篇可以收藏,先进封装部分值得反复看。

吴
吴迪2026-10-25

同意文中对先进封装的判断,别照搬结论就行。

范
范舟2026-10-26

写得不夸张,把先进封装的边界说清楚了,难得。

曾
曾照2026-10-24

先进封装这段最有价值,比泛泛而谈的解读好读。补充一句,文中提到的情况因人而异,不要直接照搬。