欢迎进入365bet投注【真.AG平台】!
当前位置:主页 > 采购指南 >

半导体技术详解:CPU与DRAM芯片内部结构

时间:2020-12-22 10:37

  【天极网手机频道】iPhone 6S和iPhone 6S Plus在发布不久,就曝出了三星和台积电处理器的功耗问题,随后苹果官方辟谣以及专业人士的测试之后确定,三星和台积电他们所生产的CPU功耗差距非常小。关于半导体的制程工艺和发展历史又是怎么样的呢?

  在全球范围内,能够开发并量产圆晶的厂家屈指可数,CPU(包含桌面级)厂家台积电(TSMC)、三星、Intel、格罗方德,能独立制作在DRAM厂家稍多,美光、东芝、三星、海力士、尔必达(已被美光收购),还有一些非常小的厂家,这里就不赘述了。

  首先从CPU讲起吧,桌面级CPU主要是Intel和AMD两家瓜分了全部市场,近几年PC行业不景气,市场不断萎缩,AMD深受其害,格罗方德在制程工艺上的落后也坑了AMD好几年,在制程工艺上一直没有更新,加上落后架构所带来的发热、功耗问题,AMD处理器也渐渐式微;Intel在桌面级处理器上混得风生水起,可是在移动处理器市场上却一直停滞不前,依靠丰厚的补贴来推广移动处理器。

  接下来讲移动处理器,移动处理器有4个厂家:高通、联发科、三星、海思。今年这四大移动处理器厂家纷纷采用Cortex -A核心。高通骁龙810采用4xCortex A57+4 x Cortex A53的核心组合,集成LTE Cat.9基带,最大上行速度50Mbps,下行为450Mbps;联发科今年的Helio X10采用8个Cortex A53处理器,基带方面略显寒酸,LTE Cat.6的基带最大上行速度50Mbps,下行速度300Mbps;三星今年的旗舰处理器Exynos8890处理器,也是采用自主定制的Cortex-A53处理器,并使用自家的14nm FinFET工艺,最重要的是集成Cat.12/Cat.13基带,Cat.12基带的最大上行速度可以达到150Mbps,下行为600Mbps;海思在年底推出了麒麟950处理器,4 x Cortex-A72 + 4 x Cortex-A53核芯,由台积电代工的16nm FinFET+技术,基带并没有使用同时发布的Balong750,基带依旧采用Cat.6,上行与下行速度为50Mbps和300Mbps,基带的规格稍微让人失望。

  上面提到的4家处理器厂商中,仅有高通又自主核心设计的,其他均采用ARM的通用核心,苹果这几年开始有了自主的处理器,今年iPhone 6S和iPhone 6S Plus采用自家的A9处理器,分别由台积电和死对头三星代工,制程工艺分别是16nm和14nm的FinFET工艺,在iPhone6s和iPhone6s Plus发售之后的耗电问题最终被证实是子虚乌有,可是对于苹果的形象也有一定的影响。想比苹果现在最后悔的事情就是当年所持的ARM公司的股份,现在再拿一百倍也不能买回当时的那部分股份了。

  在这里相信有很多人都会有疑问,ARM处理器和X86、X64处理器有什么区别?一样的制程工艺,相同的核心规格频率。其实ARM处理器和X86、X64处理器在最底层的核心架构和指令集就有很大不同:桌面处理器采用的都是CISC(复杂指令集),它的每一条指令集不仅冗长,而且不等长,需要指令译码器对每条指令集的起止位置进行判断后再执行;ARM则采用RISC(简单指令集),而它的优势在于指令集简短并等长,不需要对指令集的起始位置进行判断,所以效率得到提高并且降低功耗。日常生活中使用RISDC指令集已经完全可以满足我们的需求,不过在专业领域,CISC的优势就凸显了出来,能人所不能也是intel的优势。

  PC市场的内存颗粒主要都是是DDR3和DDR4,移动端采用的就有所不同,LPDDR3和 LPDDR4两种,作为DRAM芯片,它们的工作原理手机完全一样的,只是封装方式稍有不同,且半导体的堆叠层数有所区分。因为手机一般的单颗容量都要达到2GB以上,一般内存的单颗容量都是512MB,这就需要在堆叠层数上进行加强。Nand闪存按照工作方式分为SLC、MLC、TLC、QLC四种,还有再细分的类型也在这些的基础上进行的。QLC作为一个非常陌生的架构,它主要是4bit/Cell,支持16充电值,但是执行效率低、寿命短,应用会受到很大限制;TLC颗粒为3bit/Cell,充电值为8个,这类芯片最开始主要应用在U盘或者存储卡上,近几年在技术上的不断成熟让它寿命得到加强,渐渐的走向固态硬盘市场;MLC颗粒则以其相对优秀的读写速度和擦写次数成为固态硬盘市场上的主流,2bit/Cell和4个充电值拥有比TLC更快的效率,以及十倍以上的寿命;SLC颗粒作为目前Nand闪存的最优秀这,1bit/Cell在读写速度和寿命上都达到最高,可是成本为MLC颗粒的三倍也让它的价格高企,一般应用在专业级上,一些高端U盘也会有产品布局。手机一般采用的MLC和TLC颗粒,因为擦写次数少,而且手机的一般寿命是两到三年,基本上不会用到Nand大限将至之时。返回搜狐,查看更多