来源：电脑报
在 5nm 芯片这件事情上，高通、苹果、华为这些巨头们都被截胡了？
根据最新爆料，有接近台积电的消息人士称比特大陆的 5nm 矿机芯片已经完成封装，如果消息属实，那么它就有可能成为全球第一款 5nm 芯片，哪怕是测试级的，依然会截胡苹果或者华为的首发。
日前台积电公布的信息显示，将于明年上半年正式量产的 5nm 工艺良率已达 80%，进展顺利，之前预计会是苹果 A14 或者华为麒麟 1020 处理器首发。
5nm 是台积电的又一个重要工艺节点，分为 N5、N5P 两个版本，前者相比于 N7 7nm 工艺性能提升 15％、功耗降低 30％，后者在前者基础上继续性能提升 7％、功耗降低 15％。
台积电 5nm 将使用第五代 FinFET 晶体管技术，EUV 极紫外光刻技术也扩展到 10 多个光刻层，整体晶体管密度提升 84％—— 7nm 是每平方毫米 9627 万个晶体管，5nm 就将是每平方毫米 1.771 亿个晶体管。
从目前 7nm 挖矿成本 2800 刀来看，如果 5nm 或者 6nm 矿机投入量产，挖矿综合成本会逼近 2500 刀，而实际电费成本将会更低，明年丰水期的到来，挖矿成本将会进一步降低。降低挖矿成本，是矿机厂商追求新工艺的最大驱动力。
比特大陆是全球第一大比特币矿机芯片厂商，由于挖矿对能效要求提高，所以上马新工艺优势明显，比特币火爆的 2017 年比特大陆还是台积电的 VIP 客户，一度比苹果、海思都重要，重金购买了 16nm 及后来的 7nm 产能订单。
矿机芯片用各种方式抢先首发也不是第一次了，台积电去年量产 7nm 之前，第二大矿机芯片厂商嘉楠耘智就宣布首发了 7nm 矿机芯片，并在媒体大肆宣传。
之所以矿机芯片能够抢先，主要还是因为矿机芯片是专用 ASIC 芯片，比 CPU 处理器简单很多，做出来更容易一些。
ASIC 是 Application-Specific Integrated Circuit（ 应用型专用集成电路）的缩写，是一种专用芯片，是为了某种特定的需求而专门定制的芯片的统称。比如专用的音频、视频处理器，同时目前很多专用的 AI 芯片业可以看作是 ASIC 的一种。
而我们常见的 CPU、GPU 属于通用型芯片，除了满足计算要求，为了更好的响应人机交互的应用，它要能处理复杂的条件和分支，以及任务之间的同步协调，甚至是深度学习等功能。所以在设计上，这类通用型芯片在难度上要比直接根据特定的算法的需要和特定领域进行定制的 ASIC 芯片要大的多。
有趣的是，就在传出比特大陆抢了 5nm 首发的消息之后。受此消息影响，之前首发了 7nm 工艺的嘉楠耘智在美股的股价就出现了大幅下跌。
考虑到现在的比特币市场行情，主要还是矿机厂商的营销推广需要，除非砸下真金白银量产，不然台积电也不会优先把产能给矿机芯片厂商，而苹果、华为、高通这样的大客户才是长期合作的重量级伙伴。
之前的 EEE IEDM 大会上，台积电官方披露了 5nm 工艺的最新进展，给出了大量确凿数据，看起来十分的欢欣鼓舞。
台积电称 5nm 工艺目前正处于风险试产阶段，测试芯片的良品率平均已达 80％，最高可超过 90％，不过这些芯片都相对很简单，如果放在复杂的移动和桌面芯片上，良品率还做不到这么高，但具体数据未公开。
具体来说，台积电 5nm 工艺的测试芯片有两种，一是 256Mb SRAM，单元面积包括 25000 平方纳米的高电流版本、21000 平方纳米的高密度版本，后者号称是迄今最小的，总面积 5.376 平方毫米；二是综合了 SRAM、CPU/GPU 逻辑单元、IO 单元的，面积占比分别为 30％、60％、10％，总面积估计大约 17.92 平方毫米。
按照这个面积计算，一块 300mm 晶圆应该能生产出 3252 颗芯片，良品率 80％，那么完好的芯片至少是 2602 个，缺陷率 1.271 个每平方厘米。
当然，现代高性能芯片面积都相当大，比如麒麟 990 5G 达到了 113.31 平方毫米。按照一颗芯片 100 平方毫米计算，1.271 个每平方厘米的缺陷意味着良品率为 32％，看着不高但对于风险试产阶段的工艺来说还是完全合格的，足够合作伙伴进行早期测试与评估。
另外，AMD Zen2 架构每颗芯片 ( 八核心 ) 的面积约为 10.35×7.37＝76.28 平方毫米，对应良品率就是 41％。
台积电还公布了 5nm 工艺下 CPU、GPU 芯片的电压、频率对应关系，CPU 通过测试的最低值是 0.7V、1.5GHz，最高可以做到 1.2V 3.25GHz，GPU 则是最低 0.65V 0.66GHz、最高 1.2V 1.43GHz。当然这都是初步结果，后续肯定还会大大提升。
台积电预计，5nm 工艺将在 2020 年上半年投入大规模量产，相关芯片产品将在 2020 年晚些时候陆续登场，苹果 A14、华为麒麟 1000 系列、AMD Zen4 架构四代锐龙都是妥妥的了，只是据说初期产能会被苹果和华为基本吃光。
