制程提升,单个晶体管功耗不再下降。理论上看,随着晶圆厂制程的不断迭代,晶体管的尺寸不断缩小,单个晶体管工作的功耗将随之减小。这是因为更小的晶体管尺寸意味着更低的阈值电压和更少的漏电流,从而减少了静态功耗。同时,由于导电传输损耗的降低,动态功耗也得到了有效控制。然而,随着制程迭代到 5nm 及以下,传统 FinFET构型的晶体管尺寸的进一步缩小将限制驱动电流和静电控制能力。随着栅极长度缩短,短沟道效应会更加明显,更多的电流会通过器件底部非接触部分泄漏,因此尺寸较小的器件将无法满足功耗和性能要求。以英伟达的大算力芯片和苹果的手机芯片为例,随着制程的提升,两者的晶体管密度均呈现快速上涨趋势。英伟达最新的 B200(由两颗 B100 拼接而成)芯片采用台积电 N4P 制程,其晶体管密度超过 1.2 亿个/mm2;苹果 A17 Pro 芯片采用台积电 N3 制程,其晶体管密度约为 1.5 亿个/mm2。但是,从单个晶体管功耗角度看,尽管应用场景差异导致单位晶体管功耗处于不同量级,然而两者的下降速度均趋于平缓,其中英伟达芯片每亿晶体管对应设计热功耗(TDP)略大于 500mW,苹果芯片每亿晶体管对应 TDP 约为50mW。