买手机、挑显卡、选笔记本,经常看到厂商宣传“采用台积电4nm工艺”“三星3nm GAA”“Intel 7(其实是10nm Enhanced)”——这些数字到底啥意思?为啥5nm比7nm先进,但Intel的7nm还没量产,而台积电的3nm已经用在iPhone 15 Pro上了?
别被数字骗了:制程不是“越小越好”,而是“越准越难”
芯片制程工艺的数字(比如5nm、3nm),并不是晶体管栅极长度的精确物理尺寸,而是一个代际命名惯例。就像“iPhone 12”不等于它有12个摄像头一样,3nm ≠ 所有晶体管都刚好3纳米宽。它反映的是晶体管密度、功耗、性能的整体进步水平。
主流制程工艺对照速查表(2024年实测数据)
下面这张表,整理了近五年各厂实际量产节点的关键参数,来源包括TSMC公开技术文档、Samsung Foundry路线图、Intel Architecture Day资料及TechInsights拆解报告:
| 工艺节点 | 厂商 | 晶体管密度(MTr/mm²) | 典型功耗下降(vs 上代) | 首发产品/时间 | 备注 |
|----------|------------|------------------------|--------------------------|----------------------|--------------------------|
| 28nm | TSMC | 0.16 | — | 联发科MT6577(2012) | 成熟制程,IoT/电源管理主力 |
| 16nm/14nm | TSMC/Samsung | 3.5 / 3.9 | ~35% | Apple A9(2015) | FinFET技术首次商用 |
| 7nm | TSMC | 96.5 | ~40% | 华为麒麟980(2018) | EUV尚未启用 |
| 5nm | TSMC | 171.3 | ~30% | iPhone 12(2020) | 首代全面导入EUV光刻 |
| 4nm | TSMC | 195.4 | ~11%(相对5nm) | iPhone 13/骁龙8 Gen1(2021) | 5nm优化版,非全新节点 |
| 3nm(N3) | TSMC | 292.2 | ~25%(相对5nm) | iPhone 15 Pro(2023) | 引入FinFlex晶体管结构 |
| 3GAA | Samsung | 230.0 | ~20% | Exynos 2200(2022) | 全环绕栅极(GAA)首秀 |
| 2nm(N2) | TSMC | ~350(预估) | ~15%(相对3nm) | 预计2025下半年量产 | Gate-All-Around升级版 |
| 1.8nm(A16)| Intel | ~400(目标) | ~10%(相对2nm) | 预计2027年 | RibbonFET + PowerVia双堆叠表格怎么用?举个真实例子
你正在对比两款轻薄本CPU:一款标“Intel Core Ultra 7 155H(Intel 4工艺)”,另一款是“AMD Ryzen 7 7840U(TSMC 4nm)”。别急着抄计算器算nm差值——先翻上面的表:
Intel 4 ≈ TSMC 7nm(密度约115 MTr/mm²),而TSMC 4nm密度是195+。这意味着同功耗下,AMD那颗U能塞进更多计算单元;但Intel 4做了新封装和AI加速器优化,实际AI推理快不少。看表,再结合用途,比只盯一个数字靠谱得多。
小技巧:Excel里快速比对工艺参数
把上表复制进Excel后,加一列“工艺等效指数”:用晶体管密度 ÷ 100,再乘以(1 - 功耗下降比例),就能粗略量化“单位面积性能效率”。公式示例:
=B2/100*(1-C2)(假设B列为密度,C列为功耗下降小数,如35%写0.35)然后按这列排序,一眼看出谁真“挤得更紧、跑得更省”。
最后提醒一句:别迷信“最新工艺=最好芯片”。28nm产的电源管理IC,可能比某些3nm AI加速器还稳十年——芯片好不好,得看放在哪用,而不是单看nm数字多小。