華為用堆疊、面積增大解決芯片問題背后：6塊14nm才頂一塊5nm

眾所周知，在華為2021年財報發布會上，華為輪值董事長郭平公開表示：“華為未來將推進三個重構，用堆疊、面積換性能，用不那么先進的工藝也可以讓華為的產品有競爭力”。

從這句表述中，大家可以看到，華為其實想到了兩個辦法，一是用堆疊、二是用面積增大的方式，將不那么先進的芯片，也變成有競爭力，就是比肩先進芯片。

考慮到目前大陸最先進的工藝是14nm，而像三星等晶圓大廠，最先進的技術已經是4nm，甚至要進入3nm了。

于是很多網友表示，用14nm的工藝的芯片，利用堆疊、面積增大的方式，不說比肩3nm，能比肩5nm么？

事實上，堆疊、面積增大的原理是一樣的，只是堆疊是上下這種結構，而面積增大，更多指的是平鋪這種結構。

按照中芯的工藝，14nm工藝時，其晶體管密度約為30MTr／mm，也就是每平方毫米達到3000萬個。而TSMC的工藝，在5nm時晶體管密度為173MTr／mm，每平方毫米達到1．73億個。

這樣說起來，TSMC的5nm工藝，其晶體管密度是中芯14nm的6倍左右。

芯片是由晶體管組成的，一定程度上我們可以先假設晶體管數量相同時，芯片的性能相同。那么如果要達到5nm芯片同樣的性能，要使用14nm的工藝時，其面積必須是5nm芯片的6倍才行，這個邏輯，應該大家都能理解吧。

換句話來說，一塊5nm芯片，如果在14nm工藝下，理論上需要6塊同樣大小的芯片，才能夠實現同等的芯片，因為只有這樣，晶體管數量才一樣多。

而這6塊同樣大小的芯片，可以是平鋪，變成了原來面積的6倍大，這就是面積換性能。也可以是6塊上下疊加在一起，變得更厚，這就是堆疊。

就像上面圖示的一樣，當然以上只是示例，實際堆疊不一定是6層，也可以是2張一層堆3層，或者3張一層堆2層，我畫得比較簡單，但原理應該說清楚了。

在6倍面積，或者6倍厚的體積下，確實能夠讓14nm的芯片，實現了5nm芯片的性能，單說性能，這確實是可行的。但面積增大也好，體積增厚也好，帶來了兩個缺點：

1、功耗應該是原有芯片的6倍；

2、面積或體積是原有芯片的6倍；

在手機這種追求功耗、發熱、面積／體積的產品中，這種方式明顯不可行，內部空間不足，電池太小，扛不住，發熱太大，也沒法用。

但在一些不追求功耗、面積／體積、發熱的機器中，其實是可以實現的，但這樣的機器會有多少？所以情況其實還是不容樂觀的。