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为什么cpu制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm，为什么要追求这么小？

台积电的总经理今年8月在2020年世界半导体大会上表示 ， 继7nm芯片在2018年4月正式量产 ， 5nm已进入批量生产阶段 ， 3nm将在明年面世、后年大批量生产 。期间 ， 并没有提到2nm ， 倒是认为从3nm到1nm ， 摩尔定律往下走没问题 。
“为什么非要追求”这么小？一定是因为cpu设计商非要不可 ， 设计商非要不可的决定性因素则是已经提前或者即将提前设计出这么小的 ， 台积电肯定已经看到或者非常清楚这一点 ， 所以连5nm也已批量生产了 ， 还将再面世3nm 。几乎可以肯定 ， 台积电以后会接着往下走 ， 那么 ， 台积电以后追求更小 ， 是不是在“倒逼”cpu设计商非要追求更小不可？如高通、华为、苹果、AMD ， 以及三星 ， 再以及联发科 ， 是不是在“倒逼”光刻机制造商非要追求更小？目前 ， 唯独逼着荷兰的ASML这1家 ， 全世界再无第二家有资格被逼着制造这么小制程光刻机 ， 也唯有台积电1家能倒逼ASML 。
制造商一定是随着或者叫顺从设计商 。其原因很确切又很直接 ， 是设计商非要越来越小的cpu不可 ， 后来连7nm都“不想要”了 ， 直指5nm ， 一步步紧逼制造商去追求越来越小的制程工艺；逼迫的力度很大 ， 因为设计商不仅非要追求不可 ， 而且真的就追求到了 ， 即设计出来了 ， 只不过非要不可的设计商仅限于已经设计出来这么小cpu的那些家 。关键在于 ， 可以说只要有1家设计出来了那么小的 ， 就会有制造厂非要追求这么小的 ， 必然！又必然在设计商之后 ， 并不同步 ， 设计也本来就是龙头 。是设计追求驱动出了制造追求 ， 当然又是科技驱动了科技、科技追求引发了科技追求；设计水平的高催生了制造水平的高 ， 成就了制程工艺的小 ， 最终铸就的是产品 ， 比如手机、电脑 ， 产品完成了内里由低到高、由慢到快、由繁到简和外在由“大”到小、由重到轻、由厚到薄等等的历史性以至颠覆性转变 。
值得强调产品转变是个由里到外的整体性转变 。也就是说 ， 设计商非要追求cpu这么小不可是起于、基于对产品的整体设计需要 ， 刻意的安排！cpu不过是个局部而已 ， 虽然又是个核心 ， 非要cpu这个核心这么小不可是为了让其服从于、有利于产品整体的优化直至全新改变 ， 包括了但又远不止为了让产品整体“这么小” ， 更是为了让功能“这么多”、性能“这么强” 。
设计商何以非要追求产品在整体上功能这么多和性能这么强不可？是建立在超前洞察了产品用户需求的基础上、前提下 ， 用户需求正是主要针对产品整体而非cpu等等个体 。最先非要追求这么小cpu不可的设计商一定是对用户的潜在需求进行了预测性研究 ， 进而发现了潜在的巨大市场 ， 一定都是潜在的！用户或者叫消费者不可能多么的前瞻 ， 普遍顶多是随着或者叫顺势地提出小改小革的意见和建议 ， 却又缺乏可行性论证、提不出可操作性方案；对于科技产品特别是高科技产品而言 ， 设计商的设计水平上升得越高 ， 用户的需求就越是集中在微小之处！设计商追求到了当然是能力到了的结果 ， 而能力到了则是技术研发的结果 ， 越研发则能力越强 ， 能力越强便更能超前挖掘到用户潜在却又深层且长远的需求 ， 对用户需求实现不断的催生和持续的引领 。设计商的追求催生并满足用户的需求或者追求 ， 只不过是借助于制造商 ， 制造商只是满足了设计商的需求、追求、要求 ， 包括这么小的cpu 。
台积电将来追求更小cpu是单单决定于自己主观上非要不可吗？像是 ， 甚至会带有一点点主观色彩 ， 但实际上、实质上不是 ， 真不是！一定是由于知道设计商完全能够设计出来 ， 在整体设计中能够从技术上实现 ， 并且接收到了这样的信息——设计商告诉了 ， 很具体、很确切 ， 台积电所以才有了追求更小的动力 ， 而届时 ， 比如3纳米 ， 台积电在2022年大批量生产了 ， 一定是由于之前拿到了设计商的订单 ， 台积电无论如何都不会干赔钱的买卖！光刻机制造商非要追求更小的制程 ， 看上去是被cpu制造商直接驱动 ， 实际上也是被设计商驱动 ， 设计商的驱动虽间接却根本 ， 是源头性的 。
其他网友观点这个道理很简单 ， 单位面积内 ， 制程工艺越小 ， 能放的东西就越多 。从CPU的角度来看 ， 就是制程工艺越小 ， 单位面积内可以放入的晶体管数量就越多 。
现代的CPU ， 都是朝着速度快 ， 体积小的方向去发展的 。为什么呢 ， 因为现在的移动设备已经成为市场的主体 ， 而这些移动设备是不可能给你太大的空间去放CPU 。还有个人电脑 ， 在追求速度的前提下 ， 也是希望能够在CPU上尽可能多的放入晶体管 ， 以此来提高其运算速度 。特别是现在的一体机 ， 笔记本电脑 ， 平板电脑的流行 ， 更加剧了这种趋势 。
不要忘了IT领域著名的摩尔定律 ， 就是根据英特尔创始人摩尔的经验来看 ， 集成电路内 ， 可以容纳的晶体管数量 ， 在大约每经过24个月 ， 就会增加一倍 。简单来说 ， 就是处理器的性能每隔两年就会翻一倍 。既然摩尔定律指出了晶体管数量的增加速度 ， 那么在面积不变的情况下 ， 只能是让晶体管的制程工艺尽量缩小了 ， 这也是制造CPU公司的科技实力的体现 。
所以 ， 理论和现实都向我们表明 ， 制造CPU的公司 ， 设计和生产CPU的时候 ， 在其竞争压力的驱使下 ， 只能不断加大芯片研发的投入 ， 以此来缩小CPU的制程工艺 。只有不断的缩小CPU的制程工艺 ， 生产CPU的企业才能符合市场的需求 ， 才能符合消费者的需求 ， 让自身在激烈的芯片市场竞争中 ， 立于不败之地 。
其他网友观点芯片本质上是一个集成电路 ， 制程工艺越小 ， 在同样面积上集成的电路越复杂 ， 电路的性能就越强 ， 这就是人类在制程技术上越走越远的原因 。
集成电路集成电路（IC ， Integrated Circuit） ， 就是把一定数量的常用电子元件 ， 如电阻、电容、晶体管等 ， 以及这些元件之间的连线 ， 通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路 。
为什么cpu制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm，为什么要追求这么小？
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【为什么cpu制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm，为什么要追求这么小？】1947年美国贝尔实验室制造出世界上第一个晶体管 ， 为集成电路的发明奠定了基础 。人类第一块集成电路是美国德州仪器公司（TI）在1958年研制成功的 ， 从此人类进入了集成电路时代 。
迄今为止 ， 集成电路的发展已经历经了小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits)、中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits)、大规模集成电路(Large ScaleIntegrated circuits)、超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits)、特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuits) 。
摩尔定律摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的 。其内容为：当价格不变时 ， 集成电路上可容纳的元器件的数目 ， 约每隔18-24个月便会增加一倍 ， 性能也将提升一倍 。换言之 ， 每一美元所能买到的电脑性能 ， 将每隔18-24个月翻一倍以上 。
为什么cpu制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm，为什么要追求这么小？
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从摩尔定律可以看出 ， 芯片的性能取决于芯片中集成的元器件（晶体管）的数目 。电路中晶体管的数量越多 ， 电路对电流的逻辑控制能力也就越强 ， 芯片的可实现的功能就越多越强大 。
芯片制程从上文内容可以看出 ， 晶体管是芯片中最核心的部分 ， 下图为晶体管的机构示意图：
为什么cpu制程工艺非要追求7nm、5nm甚至2nm，为什么要追求这么小？
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晶体管由源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）三部分组成 。电流从源极流向漏极 ， 栅极可以控制源极和漏极间电流的通断；栅极的宽度决定了电流通过时的损耗 。
制程就是指晶体管中栅极的最小宽度 ， 以5nm芯片为例：5nm芯片就是指该芯片中晶体管的栅极最小宽度为5nm 。
芯片制造过程中 ， 制程技术越小 ， 晶体管的体积和横截面积就越小 ， 同样体积的芯片内部可容纳的晶体管数量也就越多 。
总结：人类对制程技术的不懈追求 ， 其根本目的是为了追求更高性能的芯片 。制程越小 ， 芯片的运算性能就越强大 ， 同时功耗也越小 。带来最直接的好处就是电脑、服务器和其他大型设备性能提升的同时能耗变小、手机的续航能力越强 。

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