電子發燒友網報道（文/周凱揚）即便是完全不瞭解晶片製造的人，想必也都聽過5nm、7nm。近年來常常被用作第一定語的製程工藝，不僅成了消費電子宣傳時的營銷術語，其實也在半導體業界掀起了又一批潮流。不僅僅是A15、驍龍888、麒麟9000和谷歌Tensor這些手機SoC，還有不少IP與晶片廠商也都紛紛開展了自己的製程切換工作。
隨著近期臺積電3nm可能陷入瓶頸的傳聞流出，許多人都猜測我們可能會在5nm的階段延遲一到兩年的時間。在各大代工廠的4nm出來之前，不妨先來看下有哪些廠商已經做好了5nm的規劃。
AI晶片
今年一月，Ambarella公佈了一款基於5nm製程的AI視覺處理器CV5。CV5支援錄製8K影片或4個4K影片流，適用於智慧汽車攝像頭系統、無人機等消費級攝像頭和機器人攝像頭。CV5基於三星5LPE製程節點打造，結合了Ambarella強大的CVflow AI引擎，使用雙核Arm A76 CPU為各種AI演算法提供所需的高效能，比如ADAS和SLAM。
CV5 AI視覺晶片 / Ambarella
得益於5nm的製程福利，CV5在錄製8K@30FPS的影片時，功耗甚至不到2W，錄製8K@60FPS的影片時功耗不到5W。這種功耗使得該SoC可以作為各種微型攝像方案的首選，比如GoPro等運動相機，既做到了高解析度高FPS的實時回放，又解決了功耗過大造成的發熱和續航問題。Ambarella的上一代CV25使用的僅僅是10nm製程，此次一舉跳至5nm，也證明了在AI視覺領域5nm帶來的誘惑力非常足。
同樣用到了三星5nm製程的還有一家剛成立一年多的韓國晶片公司Rebellions，這家僅有26名工程師的Fabless公司主攻金融交易、PIM、自動駕駛汽車和雲伺服器這些特定領域的晶片。前不久，韓國資產管理公司Qraft宣佈將委託Rebellions打造一款AI金融晶片。
對Qraft有所瞭解的可能聽過這家公司的推出的AI選股ETF，透過AI對特斯拉等股票進行低買高賣的操作，創造了不小的回報率。但其系統仍基於通用GPU打造，為了滿足客戶不斷增長的需求，Qraft決定讓Rebellions打造一款獨立的AI晶片。Rebellions認為根據其開發團隊多年的晶片設計經驗，加上三星5nm帶來的優異PPA表現，這種AI NPU晶片在高併發的金融交易中，效能表現可以遠勝通用的CPU和GPU方案。在AI自動交易中，該晶片可以將微秒級的反應時間進一步減半。
伺服器晶片
倚天710 / 阿里巴巴
同樣在5nm上大放異彩的還有伺服器晶片，比如前不久釋出的倚天710。阿里巴巴旗下半導體公司平頭哥在雲棲大會上釋出了這款業界效能最強的ARM伺服器晶片，該晶片基於臺積電5nm製程打造，採用了Armv9架構，內含128顆核心，CPU主頻最高達到3.2Ghz，還支援最新的DDR5記憶體和PCIe 5.0介面。根據阿里巴巴給出的資料，這款晶片效能超過業界標杆20%，能效比更是提升了50%以上，未來將用於阿里雲的資料中心。
OCTEON 10結構框圖 / Marvell
有著相同操作的還有Marvell，今年1月公佈的OCTEON 10 系列DPU同樣採用了Arm的Neoverse N2處理器。該系列的旗艦DPU400最多包含36顆N2核心，最大頻率達到2.5GHz，支援12通道5200MT/s的DDR5記憶體和8通道的PCIe 5.0。同樣在5nm的助力下，這款旗艦的典型功耗僅為60W，對比之下，Marvell目前OCTEON TX2系列旗艦CN98XX的最大功率可達120W。Marvell也提到5nm帶來如此低的功耗，可以讓OCTEON 10用上無風扇的設計。
RISC-V晶片
儘管RISC-V架構比較新，但先進製程上的進度倒是一點沒有落下。當下不少高效能的RISC-V都採用了7nm製程，比如平頭哥的玄鐵910和Esperanto 的ET-SoC-1，RISC-V的擴充套件性在先進製程上得到了完美的體現。
E76核心 / SiFive
今年4月，知名RISC-V公司SiFive宣佈旗下OpenFive業務部門成功流片了首個臺積電5nm的RISC-V晶片。該SoC採用了2.5D封裝，集成了SiFive的E76 32位CPU核心，OpenFive的D2D介面和HBM3 IP子系統，支援高達7.2Gbps的資料傳輸速率。根據SiFive的說法，這款SoC非常適合AI和HPC這樣的高效能應用，而且SoC中其他部分在授權後可以用於其他臺積電N5的設計。
乙太網交換機晶片
為了給下一代5G運營商邊緣網路和最新的RAN部署模型做好準備，Marvell推出了首個5nm的50G PAM4裝置，Prestera DX 7321乙太網交換機晶片。透過與上文提到的OCTEON 10 DPU結合，可以提供比現有方案低上50%的功耗。
這款5nm晶片帶來的不僅有功耗上的優勢，還有速度上的優勢。埠速度最高可達400Gbps，合計頻寬最高達到1.6Tbps。無論是Open RAN、vRAN還是傳統的RAN架構都能享受到效能提升。這顆晶片的存在也意味著在與博通Trident系列晶片爭奪市場份額時，有了一定的優勢，但後者已經開始了5nm伺服器晶片的篩選，相信不久後也會在交換機晶片上發力。
小結
5nm這樣的製程為頻率、能耗比和I/O速度等引數均帶來了提升，對於看重這些引數的市場玩家來說，先一步做好5nm晶片的設計與佈局，就有可能佔據先機。但從以上晶片的功用我們也可以看出，除了手機SoC，基本都與消費電子產品無關。
這不僅是因為消費電子與晶片設計本身的成本控制，7nm以下的製程還有很大的效能最佳化空間也是原因之一。如果過早選用先進製程，很可能被逐漸放緩的摩爾定律牽著鼻子走，難以做到可觀的隔代提升。不過若是急於彎道超車的話，倒是可以把5nm作為加速的催化劑。
