巨头芯片制程之战：5nm 如何给摩尔定律续命？

摩尔定律似一把离弦的箭，自 1965 年穿越了半个多世纪，掠过无数狼烟四起的芯片制程战场，这次它又将稳稳地瞄准 5nm 制程赛的靶心。

回味上一场由台积电和三星搅起的 7nm 制程战局，战事尚未真正落下帷幕，然而在业界普遍看来胜负已分。

但芯片制程这片江湖从不缺刀光剑影与称霸的野心。先进制程的纷争一波未平一波又起，台积电和三星这两位 ' 宿敌 '，正紧锣密鼓地筹备新一轮 5nm 战事。而 2019 年，也就成了这两家接连喊话 5nm 制程战局的一年。

这厢三星刚公布技术路线图，谈流片、谈量产、谈合作；那厢台积电就紧接迎来试产阶段，秀良率、秀产能，你方唱罢我登场。

另一旁沉默许久的老势力英特尔也蠢蠢欲动，前些日子宣布它将在几年内重回 7nm 战局，并首次谈及 5nm 研发，欲抢下 5nm 赛局为数不多的 ' 早鸟票 '。

纵观今天下大势，随着 5G 和 AI 技术的发展，以及大数据的爆炸式激增，未来新产业、新应用的计算需求和功耗也正等着 5nm 芯片战果的嗷嗷待哺，催促着整个半导体产业链不断冲刺物理极限的天花板，火拼先进制程给摩尔定律续命。

刀锋至此，台积电、三星、英特尔摩拳擦掌，5nm 战争即将一触即发。

有意思的是，5nm 战事与以往有着些许不同，左右局势胜利的关键因素正在悄然发生变化。
5nm 先进制程已不仅仅是代工厂商之间的战争，它亦是核心工艺和半导体材料走到极限的重要转折节点。

那么，这些玩家为何要奋力拼杀 5nm 制程？目前它们的战局如何？若要拿下 5nm 制程的王座，它们又该从哪里撬开核心工艺与新材料的突破口？

这次，智东西将目光聚焦在 5nm 制程预热赛中，通过深度调查，探究芯片制程在演进背后的核心与关键。在剖析它们是如何刷新摩尔定律下限的同时，我们也试图从这场制程节点比拼的火光中窥见，这场战争将会对产业链的哪些环节带来颠覆性的影响。

5nm 制程：摩尔定律发展的重要转折点

引得战火纷纷的 5nm 究竟能给行业带来什么？

一位国内头部芯片设计企业的技术专家告诉智东西：' 从行业最直观的受益来讲，无非是让产品获得更高算力的同时，还能保持相同甚至更低的功耗，整体性能进一步加强。' 他这种观点也已成为芯片行业的共识。

这也与英特尔创始人之一，戈登 · 摩尔在 1965 年提出的摩尔定律息息相关。他认为，集成电路上可容纳的晶体管数量，每隔 18 至 24 个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。

当芯片制程演进到 5nm，它晶体管的集成度和精细化程度都要比以往更高，可容纳更复杂的电路设计，并将更丰富的功能融入其中。

但从目前行业的普遍应用上看，许多产品用 28nm、14nm，甚至 10nm 就已绰绰有余，再费劲花更高的成本与精力来研发 5nm 制程，暂且看来就是个赔本的买卖。

部分业内人士认为，不是所有行业都对 5nm 有着强劲的需求，它在现阶段并非多数市场的刚需。

话虽如此，当我们把目光放至未来，随着 5G 和 AI 技术的发展，以及全球大数据的爆发式增长，5G 智能终端、VR/AR 产品、机器人、AI 和超算等产品的成熟和应用，都将对芯片的性能、能耗和算力都有着更加严格的要求。

从另一个维度来说，业内普遍认为，芯片这类硬件的发展也将催生出新的应用生态，或是对早已成熟的市场带来革命性的颠覆。

例如，当下因苹果 AirPods 而重新迎来第二次黄金时代的 TWS（真无线立体声耳机）市场，各大厂商使用的蓝牙芯片制程尚未踏入 7nm 领域，大多聚集在 28nm 至 12nm 中。

半导体代工厂制程路线图

但随着市场需求倒逼着蓝牙芯片的发展，未来各家厂商为了能在更小的芯片中集成更多的功能与应用，也将逐渐推动蓝牙芯片朝着 7nm 甚至是 5nm 制程演进。

不可否认，5nm 制程的演进是各项技术和产业逐步成熟、变革的必经之路，亦是根基。

5nm 制程战局三足鼎立

随着先进制程的不断演进，工艺研发的门槛越来越高，成本与技术逐渐成为一座座制程演进的分水岭。

目前行业中布局 5nm 制程的玩家，主要有台积电、三星和英特尔三足鼎立。其中，台积电和三星的对峙最为激烈，淡出赛局许久的英特尔则在一旁蓄势待发。

过去一年以来，5nm 芯片试产、量产和良率等消息的不断释放，持续刺激着业界神经。