哪些厂商已经做好了5nm的规划

即便是完全不了解芯片制造的人，想必也都听过5nm、7nm。近年来常常被用作第一定语的制程工艺，不仅成了消费电子宣传时的营销术语，其实也在半导体业界掀起了又一批潮流。不仅仅是A15、骁龙888、麒麟9000和谷歌Tensor这些手机SoC，还有不少IP与芯片厂商也都纷纷开展了自己的制程切换工作。

随着近期台积电3nm可能陷入瓶颈的传闻流出，许多人都猜测我们可能会在5nm的阶段延迟一到两年的时间。在各大代工厂的4nm出来之前，不妨先来看下有哪些厂商已经做好了5nm的规划。

AI芯片

今年一月，Ambarella公布了一款基于5nm制程的AI视觉处理器CV5。CV5支持录制8K视频或4个4K视频流，适用于智能汽车摄像头系统、无人机等消费级摄像头和机器人摄像头。CV5基于三星5LPE制程节点打造，结合了Ambarella强大的CVflow AI引擎，使用双核Arm A76 CPU为各种AI算法提供所需的高性能，比如ADAS和SLAM。

得益于5nm的制程福利，CV5在录制8K@30FPS的视频时，功耗甚至不到2W，录制8K@60FPS的视频时功耗不到5W。这种功耗使得该SoC可以作为各种微型摄像方案的首选，比如GoPro等运动相机，既做到了高分辨率高FPS的实时回放，又解决了功耗过大造成的发热和续航问题。Ambarella的上一代CV25使用的仅仅是10nm制程，此次一举跳至5nm，也证明了在AI视觉领域5nm带来的诱惑力非常足。

同样用到了三星5nm制程的还有一家刚成立一年多的韩国芯片公司Rebellions，这家仅有26名工程师的Fabless公司主攻金融交易、PIM、自动驾驶汽车和云服务器这些特定领域的芯片。前不久，韩国资产管理公司Qraft宣布将委托Rebellions打造一款AI金融芯片。

对Qraft有所了解的可能听过这家公司的推出的AI选股ETF，通过AI对特斯拉等股票进行低买高卖的操作，创造了不小的回报率。但其系统仍基于通用GPU打造，为了满足客户不断增长的需求，Qraft决定让Rebellions打造一款独立的AI芯片。Rebellions认为根据其开发团队多年的芯片设计经验，加上三星5nm带来的优异PPA表现，这种AI NPU芯片在高并发的金融交易中，性能表现可以远胜通用的CPU和GPU方案。在AI自动交易中，该芯片可以将微秒级的反应时间进一步减半。

服务器芯片

同样在5nm上大放异彩的还有服务器芯片，比如前不久发布的倚天710。阿里巴巴旗下半导体公司平头哥在云栖大会上发布了这款业界性能最强的ARM服务器芯片，该芯片基于台积电5nm制程打造，采用了Armv9架构，内含128颗核心，CPU主频最高达到3.2Ghz，还支持最新的DDR5内存和PCIe 5.0接口。根据阿里巴巴给出的数据，这款芯片性能超过业界标杆20%，能效比更是提升了50%以上，未来将用于阿里云的数据中心。

有着相同操作的还有Marvell，今年1月公布的OCTEON 10 系列DPU同样采用了Arm的Neoverse N2处理器。该系列的旗舰DPU400最多包含36颗N2核心，最大频率达到2.5GHz，支持12通道5200MT/s的DDR5内存和8通道的PCIe 5.0。同样在5nm的助力下，这款旗舰的典型功耗仅为60W，对比之下，Marvell目前OCTEON TX2系列旗舰CN98XX的最大功率可达120W。Marvell也提到5nm带来如此低的功耗，可以让OCTEON 10用上无风扇的设计。

RISC-V芯片

尽管RISC-V架构比较新，但先进制程上的进度倒是一点没有落下。当下不少高性能的RISC-V都采用了7nm制程，比如平头哥的玄铁910和Esperanto 的ET-SoC-1，RISC-V的扩展性在先进制程上得到了完美的体现。

今年4月，知名RISC-V公司SiFive宣布旗下OpenFive业务部门成功流片了首个台积电5nm的RISC-V芯片。该SoC采用了2.5D封装，集成了SiFive的E76 32位CPU内核，OpenFive的D2D接口和HBM3 IP子系统，支持高达7.2Gbps的数据传输速率。根据SiFive的说法，这款SoC非常适合AI和HPC这样的高性能应用，而且SoC中其他部分在授权后可以用于其他台积电N5的设计。

以太网交换机芯片

为了给下一代5G运营商边缘网络和最新的RAN部署模型做好准备，Marvell推出了首个5nm的50G PAM4设备，Prestera DX 7321以太网交换机芯片。通过与上文提到的OCTEON 10 DPU结合，可以提供比现有方案低上50%的功耗。

这款5nm芯片带来的不仅有功耗上的优势，还有速度上的优势。端口速度最高可达400Gbps，合计带宽最高达到1.6Tbps。无论是Open RAN、vRAN还是传统的RAN架构都能享受到性能提升。这颗芯片的存在也意味着在与博通Trident系列芯片争夺市场份额时，有了一定的优势，但后者已经开始了5nm服务器芯片的筛选，相信不久后也会在交换机芯片上发力。

小结

5nm这样的制程为频率、能耗比和I/O速度等参数均带来了提升，对于看重这些参数的市场玩家来说，先一步做好5nm芯片的设计与布局，就有可能占据先机。但从以上芯片的功用我们也可以看出，除了手机SoC，基本都与消费电子产品无关。

这不仅是因为消费电子与芯片设计本身的成本控制，7nm以下的制程还有很大的性能优化空间也是原因之一。如果过早选用先进制程，很可能被逐渐放缓的摩尔定律牵着鼻子走，难以做到可观的隔代提升。不过若是急于弯道超车的话，倒是可以把5nm作为加速的催化剂。

责任编辑：haq