与非网1月27日讯，近日，关于5nm芯片集体翻车的消息不断，其中最主要的问题集中在发热上面，因为发热带来的不仅仅是手机热量提升，还包括续航变差、冷启动变卡顿等情况。

目前市场上，不仅小米11手机发热、耗电严重，华为Mate40系列、苹果iPhone12系列以及三星S21系列都没有逃过这一劫。

从理论上来说，5nm工艺处理器应该要比7nm芯片更节电，每年芯片厂商发布新处理器，也都会将功耗降低比例当成重要信息来讲述。

了解到，在骁龙888处理器之前，的确每一代骁龙旗舰芯片相比上一代产品都更省电，像是骁龙865就比骁龙855降低了0.1W。

但根据官方测试数据，无论是骁龙888还是麒麟9000，处理器功耗相比上一代都有所提升。出现这种情况，不少业内人士猜测，原因是芯片制造工艺跟不上设计水准。

简单来说，就是FinFET工艺在7nm技术时就已经达到极限，但受技术研发进度以及成本因素影响，三星、台积电都没有及时普及环绕栅极晶体管技术，这才导致两家5nm芯片出现严重功耗问题。

说的再直白一点，问题出在晶体管漏电上。晶体管漏电是所有集成电路和芯片不可避免的一个问题。

我们先来简单说一下什么是晶体管漏电。首先，无论是A14还是骁龙888，这些手机芯片的本质都是数字集成电路。而数字集成电路的功耗大致上可分为两部分，即电路逻辑状态转换产生的动态功耗，以及CMOS晶体管各种泄露电流产生的静态功耗（又称漏电流功耗）。

早些年，芯片制程还不算太先进，动态功耗占据了芯片功耗的绝大部分。但近年来随着工艺制程的进步，静态功耗占比越来越大，也就是说晶体管漏电更加严重了。

有数据显示，在90nm工艺的电路中，静态功耗可以占到总功耗的40%以上。

芯片制程越先进，晶体管漏电也就越严重。其原因在于每一代芯片制程的进步都是以缩短CMOS晶体管的沟道长度为目标，5nm工艺指的就是指沟道长度为5nm。

沟道长度不断缩短，使得电源电压、阈值电压、栅极氧化层厚度等工艺参数也在不断地按比例缩小，直接导致短沟道效应（SCE）、栅极隧穿电流、结反偏隧穿电流等漏电流机制越来越显著，表现为芯片漏电流功耗不断上升。

需要说明的是沟道长度和漏电功耗之间的关系并非简单的线性比例关系。越是先进的制程，沟道长度哪怕缩短一点，漏电功耗都会指数型上升。

研究表明，当晶体管的沟道长度从130nm缩短到90nm时，即缩小30.77%，漏电流功耗上升大约39.25%，但缩短到45nm，即缩小65.4%时，漏电流功耗上升大约273.28%。到了如今的5nm漏电功耗自然不小。

晶体管漏电现象困扰着每一个半导体厂商，因此大家都拼了命的降低漏电功耗。但台积电和三星当下使用的鳍式场效应晶体管（FinFET）技术潜力已经被压榨的所剩无几，其实早在7nmEUV工艺的时候，这种老旧的鳍式场效应晶体管就该退役了。但出于成本和风险等各种因素考虑它被沿用至今。结果就导致了现在的5nm漏电率居高不下，几乎将制程红利消耗殆尽。

至于鳍式场效应晶体管FinFET的继任者环绕栅极晶体管（GAAFET）则会在下一代更先进的3nm制程上使用。