6nm工藝的微觀神話，於毫釐間雕刻5G的“神筆馬良”_風聞

哪個小朋友沒有幻想過，擁有一支《神筆馬良》那樣的生花妙筆，將自己的幻想纖毫畢現地還原成現實？

製造芯片的工程師，就是這樣的“當代馬良”。哦不，他們的任務更加艱鉅，需要在日漸縮小的畫布（芯片）上，建構起數億人色彩斑斕的互聯網世界。

摩爾提出摩爾定律的時候，電腦還像冰箱那樣笨重。而從2013年，移動芯片的需求首次超過了PC芯片，“更輕更薄更大”的智能手機，讓半導體廠商不得不開始在“畫筆”（晶體管結構）、“畫工”（互連技術與工藝控制）上不斷自我顛覆，不斷逼近摩爾定律的極限值。

2005年英特爾公司才將工藝能力從90nm提升到了65nm，而15年後的今天，10nm甚至7nm製程的集成電路芯片製造技術，已經毫無懸念。

而5G商用的全面到來，再一次對移動芯片的關鍵技術發出了挑戰。但如果EUV光刻設備不能準備好，挑戰7nm以下製程就成為一個難以逾越的坎兒。而出乎意料的是，率先打破僵局的不是市面上已經應用7nm工藝的高通、三星、聯發科等廠商，而是紫光展鋭。

2月26日，紫光展鋭發佈的新一代5G SoC芯片虎賁T7520，成為全球首個採用6nm EUV製程工藝的智能手機平台。

我們知道，在此之前的高端5G SOC芯片都還停留在7nm製程，而在率先走到6nm節點的紫光展鋭，上一代計算產品則是12nm。

這種“越級上位”現象，就引發了我們的好奇。6nm所描繪出的5G會是怎樣一番場景，又將給手機芯片發展趨勢帶來哪些觸動？

6nm的“神筆”，能描繪出怎樣的5G？

在回答這個問題之前，恐怕有必要先簡單解釋一下，這隻名為EUV的6nm“神筆”，究竟有何不同之處。

摩爾定律下五十年的芯片技術發展，不斷推高了人類計算機技術的水平，孕育出了移動互聯網的機遇，也帶來了新的限制和難題。

早在2012年，楚慶就曾説過，7納米將成為一道工藝牆，是半導體成本曲線的關鍵工藝拐點。而直到2018年，大部分採用7nm技術製造廠商的良率都還沒有達到理想狀態。

既然如此，6nm是怎麼實現的？EUV就順勢登場了。

此前的16/14nm甚至7nm時基本上都可以使用同樣的製造設備——即五次圖形曝光技術(FP)來實現。而要向6nm以下進發，傳統工藝就有點扛不住了。

我們知道，芯片製造就像是用樂高積木蓋房子，藉由一層又一層的堆疊，搭建出一個複雜交錯的“立體結構”。越細的刻刀自然能雕刻出更豐富的細節、更清晰的紋理。

在很長一段時間，這個複雜的建構過程，都是由193nm的光源來完成的。但5G芯片的強大功能就要求在更小的面積上集成更多的晶體管，所以波長13.5nm、接近X射線精度的極紫外光EUV就登場了。

EUV的光源只有主流光刻機的十五分之一，能夠在硅片上刻下更小的溝道。有人形容，EUV的細緻程度，就好像從地球上發出的手電筒光線，精準地照射到一枚月球上的硬幣一樣。

搞懂了EUV，就能更好地理解6nm製程的展鋭5G芯片虎賁T7520，究竟改變了什麼。

從實驗數據來看，6nm相比7nm產品，晶體管密度提高了18%，功耗降低8%。這對於廣大的5G手機用户來説，意味着三重價值：

第一，5G手機性能更高，而成本更低。

據展鋭的代工廠台積電反映，6nm對於EUV的使用達到了一個更加成熟的新節點。這意味着良率更高，芯片的價格也更低。

舉個簡單的例子，光刻機的工作原理，是用光線照射硅片，讓未受掩模遮擋部分的光刻膠發生曝光反應，這樣才能將石英掩模上的電路圖顯影到硅片上。生產7nm芯片時，採用的ArFi LE4 Patterning或是ArFi SAQP往往需要4次甚至更多的曝光才能完成。而EUV只需要1個光罩、1次曝光就搞定了，可以直接降低大批量生產的成本。

第二，5G手機承載的功能更多，但耗電更少。

nm（納米）數指的是芯片上集成的晶體管大小，數字越小，單位面積內集成的就越多，彼此之間通信距離變短，功耗自然也就降低了。和手機在遠離信號塔的地方總是需要搜尋信號，耗電量增大是一個道理。

這也是為什麼，6nm工藝的虎賁T7520，相比上一代7nm芯片功耗降低了8%，可以為手機提供更長的續航時間。

第三，單芯片的多重能力輸出。

除了追求更小的納米數之外，融合也成為手機發展的主旋律，其中既有通訊模塊的融合，也有手機功能的融合。一方面，高集成度的SOC能夠直接減少芯片尺寸和 PCB的佔用面積，降低設計、製造和測試產品的成本；同時，將各個單元組成一個完整的解決方案，意味着5G模塊可以真地融入芯片之中，進而解決功耗過高、信號不穩定、安全風險等多重問題。

這一點在虎賁T7520身上就充分地體現了出來，與外掛式5G芯片相比，虎賁T7520功耗優勢全面領先。同時還將金融級iSE安全單元集成在SOC中，比外置SE更難攻擊定位，因此達到了金融級安全水平。

“神筆馬良”眼中的移動AI世界

聊完了艱深的產業技術邏輯，就有必要來談談，除了數字變化，6nm EUV究竟能給移動智能世界打開哪些想象力與商業價值。

畢竟，普通人的5G生活不是靠計算器數着比例實現的，而是建立在形形色色的創新萬花筒之上。

繪製一個色彩斑斕的移動AI世界，才應該是“神筆馬良”的終極選擇。

具體到虎賁T7520，有兩個可能性或在醖釀之中：

一是強勁算力帶來的開發潛力。

今天要在移動終端上完成高性能的AI識別、推理等任務，受限於芯片的體積與處理能力，往往需要上傳到雲端來完成。這一方面限制了許多應用普及的可能性，比如VR、高精度視頻等等；同時也容易因為雲到端的過程，導致隱私泄露、數據延遲等一系列隱患。

而紫光展鋭的選擇是，在高製程工藝的加持下，提供“溢出”的AI算力以供軟硬件開發者享用，可以更好地支持高性能的複雜AI應用。用CEO楚慶的話來説，用户可以在“寬鬆的運算環境裏一切都隨心所欲”。

二是針對核心需求進行的精準賦能。

針對5G最大、也是最吃性能的落地場景——影像，虎賁T7520在硬件基礎上，將自主研發的第六代影像引擎Vivimagic解決方案和第二代FDR ( Full Dynamic Range ) 技術架設其上，通過原生的軟硬件協同，達到了出類拔萃的效果。

從數據來看，虎賁T7520最高支持120Hz的刷新率，多屏顯示最高可支持4K HDR 10+，讓用户在高幀率類的競技遊戲、觀看5G超高清視頻、AR/VR等視覺體驗上獲得更順滑炫彩的效果。

如果説5G為我們畫下的是一個海量智能設備與應用構築的“大餅”，那麼紫光展鋭正是用前沿的軟硬件技術打造出的“神筆”，將一切慢慢變為真實。

從這個角度看，5G芯片正在重新劃定廠商的起跑線。每一次進步，意味着產業界面臨的挑戰也就越大。而能突破這一限制的廠商，自然也更清晰地彰顯出優越性。

“唯規格論”的倒掉：用户需要怎樣的5G？

此時，一個有趣的事情就出現了。

曾幾何時，展鋭（展訊）一直被冠以“追隨者”的帽子，在國際半導體廠商的競爭中追隨着英特爾、高通等老牌國際廠商。

但今天卻江山輪轉，當展鋭成為全球率先突破6nm技術的5G SOC廠商時，老大哥“高通”的最新旗艦驍龍865卻依然採用了外掛解決方案，蘋果也放棄了自研計劃在下一代iPhone 5G搭載高通x55 5G基帶，發佈之時豪奪多個全球第一的天璣1000也依然未能成功“破7”。

而“先鋒隊”紫光展鋭，在拋出虎賁T7520這隻“神筆”之後，卻又扭頭繼續與合作伙伴琢磨上一代產品的商用大計，這是什麼邏輯？

長期以來，我們已經習慣了以終端產品的價格來評判背後的芯片等級。這也是為什麼，5G手機價格長期居高不下——因為要使用最高規格的芯片，就意味着要消費者承擔金字塔頂端的價格。這也導致高端芯片成為了領頭廠商的寸土必爭之際，三星、聯發科、高通、英特爾等強勢廝殺，在5G高端旗艦性能溢出的同時，是否是時候轉變思路，去追問一句，5G用户是否只有那一小部分高消費羣體呢？

至少在展鋭眼中，技術的成就之路並不如是。

從展鋭攜手海信和聯通發佈的5G終端可以看出，展鋭的5G目標，是為大多數消費者提供最佳質價比的服務。

比如即將推出的海信F50配備的紫光展鋭內芯虎賁T7510，採用的是12nm製程的應用處理器。但得益於架構和算力，在蘇黎世聯邦理工學院AI Benchmark上，反而超越了其他7nm製程榮登榜首。

與其搭配的5G基帶芯片春藤V510，同樣採用的是12nm製程工藝，支持SA/NSA雙模組網方式，今年也將在數十款5G終端上發光發熱。

再給大家舉個例子，5G標準剛推出時，關於獨立組網SA還是非獨立組網NSA爭論不休，其中，與4G基站協同使用的“過渡方案”NSA一度成為主流。這一趨勢也嚇得一眾消費者持幣觀望，以免“交智商税”。

而展鋭在推出第一代5G芯片時，就選擇了支持SA和NSA雙模式。只因為最先洞察到了SA核心網才能最大程度實現5G價值。所以展鋭的核心團隊從2018年開始，就將全部研發集中到了SA制式上。

由此，我們可以發現“展鋭式研發”的兩個特點：

1.尊重技術規律。在SA和NSA的判斷上，展鋭看到了正確的方向，這一點在國內運營商大張旗鼓推動SA的時候也得到了驗證。而在半導體技術上，除了這次5G芯片在6nm EUV的突破，影像技術、全覆蓋技術等等，都有直觀的提升。

2.強調用户需求。在是否無止境推崇高精尖上，選擇了站在絕大多數消費者的一端，不追求發佈會上炸裂的“數字遊戲”，而是打造最具質價比和用户價值的解決方案。

中低端市場不意味着低價低質，而是高性價比和高價值，手機用户將有着更高的品質要求，手機芯片也將呈現高技術、高性能和多樣化的發展趨勢，而這正是一個尚待挖掘的“利基市場”。

在設計中，展鋭也充分考慮到了用户的行為習慣變化，比如當下喜歡互動的人變多，手機的上行數據比下行數據反而更高，但傳統的移動通信模型一直假設下行至少是上行的至少10倍，所以習慣性地將手機發射功率比基站功率要小，試想一下發視頻和彈幕而網速不給力，是不是特別惱火？

展鋭就在虎賁T7520中，率先實現了全場景覆蓋增強，將數據傳輸信號上行增加了100%，使上行跟下行信號質量一樣好，讓大家看直播、發視頻兩不誤，這樣的“以人為本”路線，是不是比動輒高端旗艦的“掏腰包”更能引起舒適？

ICT產業競爭的激烈和殘酷，不只體現在表面的劍拔弩張，還有細水長流的落寞。2014年，博通退出手機芯片市場，更早一些，德州儀器、意法半導體、愛立信這些大名鼎鼎的巨頭均在競爭中敗下陣來。

而展鋭等國產廠商曾是“後輩”，卻相繼得到了市場的認可。與其質問展鋭為什麼不能做高端，或許可以換一個角度思考，為什麼在展鋭明明有做最高端的實力，卻偏偏選擇了“接地氣”？

大浪淘沙終顯金，其中的技術邏輯和商業窗口，最終會在這位“神筆馬良”的筆鋒之間熠熠發光。