科普：手机处理器的“制程”究竟是什么？
2017年的MWC大会结束还没有多长时间，距离一大批年度新机上市也大概还需要等待时日——在这个兴奋而又焦灼的时间段里，不妨让我们先静下心来学点“干货”，丰富自己的搞机姿势……
放眼今年的手机市场，对于业界技术稍有了解的朋友会发现，今年在智能手机主控方面会出现罕见的“四代同堂”局面：具体来说，就是会有28nm、20nm、14/16nm和10nm四代不同制程同时在售！
可能很多人都知道，手机主控的制程“数字”越小，就意味着制造技术越先进，对应的性能会更高，发热和功耗也会更低——但是问题就来了：到底什么是“制程”，这些数字的实际意义是什么，大家知道么？
从一捧沙到一颗芯片
要解答制程的意义，首先就要知道，现代的半导体芯片，如手机主控、电脑CPU，都是如何制造出来的。
在这里，笔者借用了Intel为其32nm制程发布的一份宣传文档——目前我们看到的汉化版本还是65nm时代的老版本，这一份显然内容更新更有参考价值。
事实上，所有的原点都来自于一捧沙子——是的没有错，天然的沙子本身就已经纯度很高的二氧化硅矿物质，将其融化、去除杂质之后，就能冶炼出直径300mm、重100kg、纯度达到99.9999%的单晶硅晶体。
之后，用切割机将柱状晶体切成薄片，就得到了用于进一步加工的晶圆。
之后，通过高能加速器将金属离子“轰击”到硅片表面，形成一层掺杂的半导体层，这就是离子注入；再通过电镀工艺覆盖上一层Hi-K（高介电常数）金属，此时，整个半导体的源极与漏极其实已经成型，之后就等待进行光刻。
在晶圆表面涂抹上光刻胶，然后通过光刻机，以类似于相机底片曝光的方式，将设计好的电路“投影”在光刻胶表面。被照射到的光刻胶会变得易溶，用化学药剂洗掉之后，顺带也溶解掉了没被光刻胶保护的金属层，露出成型的栅极（也叫门级）——至此，一个晶体管其实就已经完全成型了。
之后，再通过电镀将铜覆盖在栅极、源极和漏极表面，形成晶体管的三个导电触点，并进一步完成不同晶体管之间的铜(导线)互连层——这时候，一个CPU的电路部分其实已经制造完毕。
最后，对每一个核心进行质量检测，并将它们从一大块晶圆上切割开来，去除那些不合格的个体，根据体质决定运行频率、封装到PCB底板上(台式机的CPU还会加上保护盖)，就成为了我们看到的CPU的样子。
制程更新：更好表现，更高成本
那么，讲了整个半导体芯片的制造过程，到底“xx纳米工艺”是发生在哪一步呢？
其实，它指的是晶体管中，源极和漏极之间的距离。
当一个半导体晶体管工作时，通过给栅极通电，原本处于绝缘状态的硅会变得可导通，此时，电流（电子）单向地从源极流向漏极，而两者之间的距离（沟道长度）就是我们平时所说的“制程数字”。
对于像现代半导体晶体管这么小的电路结构来说，制程越先进，电子从一极到另一极所流经的距离就越短，晶体管反应就越迅速；同时，晶体管的整体体积也越小，意味着在同样大小的面积内可以集成更多电路，做出更复杂的高性能设计……这就是先进制程能够提高性能的基本原理所在。
以高通新近发布的骁龙835为例，在使用了10nm制程取代前代的14nm之后，核心数量多了一倍，面积还缩小了一圈，功耗更是下降了35%——这其中，就有先进制程的作用。
当然，更高级的制程也意味着更高的制造成本：无论是对于晶圆更高纯度的要求还是必须使用更复杂、更贵的光刻机，都意味着新时代的旗舰芯片不得不卖的更贵、而且出货量还必须更大才能赚钱。
根据一般的业界共识，10nm制程时代的手机SoC，如果出货量达不到5000万片，则必然亏损——高通、苹果、三星大抵上都没有问题，但联发科可就岌岌可危了。
所以，当笔者看到传言，魅族要在新旗舰PRO7上弃用联发科的10nm芯片X30，我其实是高兴的。
因为这意味着J.Wong或许真的会带来一部更加完善的旗舰手机，同时它也给我们上了一课：新制程有风险，盲目跟进需谨慎。
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