随着麒麟980在德国IFA展上的正式发布，半导体行业正式进入了7nm时代。处理器的制程和架构一直是众所关注的焦点乃至厂商们“秀肌肉”的舞台，制程工艺的每一步提升都将带来芯片性能和功耗的极大增益，也成为手机等消费电子产品升级换代的主要参考，预计华为最新旗舰级的Mate20将是第一款搭载该片上系统的手机（系列）。

那么7nm工艺到底好在哪里？华为又因何能够业界首发7nm手机芯片？

7nm工艺优势到今天，在比指甲盖还小的芯片里集成以亿为计量单位的晶体管已经成为常态，而这就有赖于制程工艺的提升。晶体管由源极（Source）、漏极（Drain）和它们之间的栅极（Gate）组成，电流从源极流入漏极、栅极负责控制电流的通断。我们通常所说的XXnm制程工艺中的XX指的即是栅极的最小宽度（栅长），它决定了电流通过时的损耗以及晶体管的集成度——换言之，XX数值越小，芯片的功耗就越低、集成度就越高，相对应的，性能将更高、成本将更低。从台积电的官网上可以发现，7nm工艺在性能、功耗和面积上较之前两代的16nm和10nm工艺具有很大提升。性能上比16nm工艺提升30%、比10nm工艺提升20%，功耗上却分别减少了60%和40%，面积上亦分别节约了70%和37%。而从铺天盖地的麒麟980相关新闻也可以看到，这款目前唯一的7nm片上系统较前一代实现了晶体管密度1.6倍的提升，即便在峰值性能下CPU跑最高主频性能也可提升1倍。针尖上跳舞的麒麟980此次发布的麒麟980采用了独立开发优化的2个Cortex-A76超大核、2个Cortex-A76大核和4个Cortex-A55小核，CPU主频高达2.6GHz，并且在业界首商用Mali-G76GPU、首次搭载双核NPU。而7nm工艺带来的最直观好处就是麒麟980在更小的面积（不到1平方厘米）上集成了69亿个晶体管，相比之下麒麟970为55亿个、苹果A11为43亿个。伴随制程工艺演进而来的是对芯片设计的挑战升级。一方面从16nm到7nm的演进并非层层递进，就如同盖房子，80层楼高的大楼相比60层楼高的不只是单纯的楼层增加而是整体设计复杂度的倍数提升；另一方面7nm相当于70个原子直径，逼近了硅基半导体工艺的物理极限，相当于考到95分以上每进一步都需要突破重重瓶颈。简而言之，栅长的缩短将会导致对电流控制能力的下降，特别是随着同样面积硅片上晶体管数量增加而导致的二氧化硅绝缘层变薄，电流泄漏的风险将骤增，导致额外的功耗和发热量。同时，当栅长缩短到一定程度（7nm）之后，各种复杂的半导体技术效应丛生，比如在现有材料基础上晶体管中的电子很容易产生量子隧穿效应，令芯片的制造难度急剧上升。由此可见，麒麟980能够实现7nm工艺的量产并非易事，其难度不亚于在针尖上跳舞；更值得注意的是这意味着经历了跟随与追赶后的中国芯片设计终于做到全球范围领先，同为7nm工艺的骁龙855预计将在年底发布。

为什么华为能做到？众所周知，半导体领域门槛极高且竞争残酷，需要海量的资金投入与专业知识积累，技术和工艺突破瓶颈众多，一旦跟不上行业节奏就会被市场抛弃导致前期投入“打了水漂”，华为赢下这一局的意义重大。据传，这家公司为开发麒麟980投入了超过3亿美元，其中还不包括制造费用。作为芯片设计者，华为旗下芯片子公司海思早在2015年就开始投入了7nm工艺的研究。包括提前45个月与世界知名的微电子研究中心IMEC启动了7nm新工艺基础研究；与台积电共同定义7nm工艺PPA（性能、功耗和面积）和标准库研发，集合产业界和自身长期积累的先进的IP和系统设计能力克服了半导体超小尺寸带来的短沟道效应、量子隧穿效应、自发热效应、暗硅效应等技术挑战，有效解决7nm的一系列工程量产问题。为了让最新的7nm制程能够带给消费者稳定可靠的高品质体验，麒麟980在实现高性能和高能效的基础上，还进行了大量可靠性验证。其中，工艺调优超过100个版本、可靠性验证数百轮、用于测试投入的Wafer样片超过1000片、工程样机超过2万台，涵盖从芯片到整机的方方面面。