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[评析]从晶片量产流程看iPhone 6S晶片门事件
 

Rapport \u3011    2015年10月15日 星期四

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苹果的A9晶片门事件延烧至今,似乎并没有要落幕的意思,网路上诸多科技网站的相关评测也不断冒出来,甚至更烧出了台湾与韩国之间的国仇家恨。

Source:www.independent.co.uk (S偶然侧:呜呜呜.independent.Co.UK)
Source:www.independent.co.uk (S偶然侧:呜呜呜.independent.Co.UK)

但这次事件本身,或许可以从晶片量产流程来思考一番。

在正式讨论之前,我们先将A9处理器定义为系统单晶片,它内建了CPU(处理器核心)、GPU(绘图处理器核心)、2GB的LPDDR4,以及协同处理器M9。

基于这样的定义下,搭载台积电与三星的先进制程的,其实只有CPU与GPU而已,从目前网路所公开的资讯来看,A9处理器所采用的封装技术,应该是POP(Package on Package) ,这也是过去苹果处理器所贯用的技术,就A9处理器的生产流程来看,台积电与三星各自采用16与14nm FinFET制程,量产出CPU与GPU的整合裸晶后,再与LPDDR4整合在同一封装中,之后再用一次封装技术与M9协同处理器,整合在第二次的封装内。

所以,如果台积电版本的A9处理器真如外界所说一样的优异,那么由海力士所提供的LPDDR4,或许也要沾上一点功劳才是,整颗处理器要运作,记忆体也是要用到电的。毕竟,截至目前为止,所有网路上所提供的A9处理器的测试数据,全包含了LPDDR4与M9协同处理器在内。

那么,14与16nm FinFET在制程上的差异,究竟有多大?这个答案恐怕只有苹果的处理器设计团队才会清楚。如果对晶片的设计流程有概略了解的业界人士就会知道,事实上,将处理器导入先进制程的设计至量产的周期,约莫为一年半至两年的时间,就EDA、IP供应商、晶片设计乃至于晶圆代工业者,必须共同合作,才能将一颗系统单晶片导入量产流程,其中最在意的,莫过于PPA(性能、功耗与面积)的整体最佳化的表现。因为不论是晶圆代工或是EDA业者,都有能力让苹果知道,在A9处理器在Type Out之前,其裸晶的操作时脉、电压与电流之间的动态关系变化为何,就苹果的立场,为了能让整支智慧型手机的运作更能顺畅无虞,就一定会调整到最佳化的状态,才会投入量产。

在12吋晶圆尚未切割之前,至少可以确定的是,14nm FinFET所可以切割出来的数量绝对高于16nm FinFET,但在良率或是功耗方面的表现如何,在没有任何公开资讯发布之前,我们也只能推测,因为电晶体密度相对较高,泄漏电流不易控制的情况下,三星在功耗上的确有可能略逊于台积电一筹。至于在良率方面,倘若三星与台积电不相上下,那么就晶圆切割的经济效益而言,三星在这方面就能小赢台积电,更遑论在单一裸晶上的尺寸也赢过台积电。

然而,封装是否也会影响处理器的表现呢?据笔者私下访问一线EDA业者得知,理论上,封装并不会影响整颗处理器的表现。但EDA业者也谈到,即便是采用相同制程的单一裸晶,裸晶与裸晶之间,多少还是会有Variation(变异)存在,更别说记忆体本身也会有相同的情形,在加以整合后,说没有影响整颗处理器的表现,是不可能的。所以,这或许可以呼应到苹果的公开声明中,所提到的2-3%的差距,虽然,苹果仅指出这是续航力上的差别而已,却没有指出哪种制程胜出,毕竟这与PPA有直接的关系,或许苹果本身也不愿意破坏与两大晶圆代工业者的关系,故采取了这样的处理方式。

总结来看,光是裸晶本身就有可能产生差距的情况下,采用了不同来源的LPDDR4、快闪记忆体同样也有不同的供应商所供应,一直到整合为智慧型手机后,但在每一个环结所累积的误差不断增加之下,即​​便在评测上如何将影响因素减到最少,,所产生出来的结果,或许有其参考价值,但真正能参考的比重又有多少,也许这是需要思考的课题之一。换个角度来看,在面对众多不同供应商的情况下,苹果若还能将整体系统表现控制在理想范围内,这应该也是苹果值得可以被称赞的地方之一。

更别说,对手机业者而言,备有Second Source,甚至是有供应商砍价来取得订单的作法,倘若真是这样,那么,出现三星与台积电两家供应商,似乎也不足为奇。至于台积电与三星的技术制程谁能胜出,若从PPA的角度来看,恐怕也只有苹果心里清楚了。

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關鍵字: 14nm FinFET  16nm FinFET  POP  A9  CPU  GPU  LPDDR4  M9  封装  EDA  晶圆代工  三星  苹果  台積電 
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