三星5nm工艺仅相当于台积电的7nm？
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2021-02-10 06:03
近一段时间关于“高通骁龙888功耗翻车”的争议不断，有媒体基于一些骁龙888的测试数据表示，三星5nm工艺的实际表现仅相当于台积电7nm工艺。近日，国外知名科技媒体Anandtech也对基于三星5nm工艺的骁龙888及三星Exynos 2100进行了相关分析，最终得出的结论是，三星5nm确实不如台积电的5nm。
以下为相关译文：
尽管三星将其去年已量产的工艺节点称之为5nm，但其设计和特性与其7nm节点更相似。新节点的关键新特性是在EUV工艺节点上重新引入单扩散断裂（SDB），以及工艺单元库中的细微变化。
根据三星公布的数据，其5LPE的功耗比7LPP低20%，或者性能高10%。这些实际上是要放在上下文中的非常重要的数字，尤其是当我们比较在台积电工艺节点上制造的设计时。
在此前对于同样基于三星7LPP工艺节点的Exynos 990和骁龙765 SoC的测试当中，我们看到Exynos 990和骁龙765的Cortex-A76内核在功耗方面的表现非常相似，但是它们落后于基于台积电的Cortex-A76内核20%到30%。
在这种情况下，三星的5LPE工艺节点将功率提高了20%，这意味着它们只会赶上台积电的7nm节点。
今天我们要做一个有趣的比较，是关于骁龙865和骁龙888内部的Cortex-A55内核功耗之间的比较。
这两个SoC都具有相同的IP内核，它们拥有相同的1.8GHz时钟频率，并且都具有相同的L2缓存量，唯一的不同是它们的制程工艺节点。
使用SPEC的456.hmmer进行测试，是因为它是主要位于较低缓存层次结构中的工作负载的测试，因此，我们避免了可能不同的内存子系统的任何影响，我们可以看到两个SoC的功耗的确几乎相同，而性能也得分为6.84对6.81，而骁龙888则相同。
因此，至少乍看之下，我们关于三星5LPE仅能赶上台积电N7 / N7P节点的功耗和能效的理论似乎是正确的，至少在这些频率上是如此。
进一步有趣的数据是Exynos 2100上CPU的电压曲线。我已经提取了两个设备（常规的S21和S21 Ultra）的频率电压表，以上曲线是较小的S21内部更好的分箱芯片。
从这代工艺来说，三星似乎已经能够大幅降低这一代5LPE的电压。现在，在Cortex-A55内核上，这些内核在2GHz时仅需要800mV大电压，而去年在我们的评测中，Exynos 990则需要超过1050mV的电压。
同样，尽管比较并非一帆风顺，但2.5GHz的Cortex-A78内核仅需要862mV，而上一代的Cortex-A76内核也需要1050mV。
有趣的是，Cortex-X1内核与Cortex-A78内核的电压曲线非常接近：它们彼此几乎相同，这实际上与Arm声称新X1内核具有相同的频率能力是一致的。作为A78，只有更大并且功耗随频率呈线性增加。
三星的频率表表明，他们已经在测试高达2.6GHz的A55，以及测试高达3.2GHz的X1和A78内核，但是这里的电压要高得多，而且很可能SLSI也无法达到类似的芯片产量。
不幸的是，我无法从搭载骁龙888的三星S21 Ultra中提取数据，因此我无法准确确定电压与Exynos 2100相比下降了多少。
我可以确认一件事，这两个SoC之间存在很大差异，三星确实确实为Exynos 2100的Cortex-X1内核提供了自己的专用电压轨和PMIC调节器，而骁龙888在X1和A78内核之间共享了相同的电压轨。
从理论上讲，这可能意味着在更多的混合线程工作负载中，Exynos有机会获得比骁龙888更高的电源效率。
总的来说，我希望大家明白的是，尽管三星称其5LPE工艺节点为5nm节点，但可以肯定的是，它的性能表现要比台积电的5nm节点差。通常，我们不太关心密度，但是性能和功率效率是影响芯片和最终产品体验的关键因素。
来源：Anandtech
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