揭开台积电和三星iPhone 6S耗电差异之谜

2015-10-16 12:33:29来源: thenewslens
    这阵子如果你买了iPhone 6S,你应该十分紧张电话里头的CPU是那个工厂生产,到底是TSMC(台积电)版,还是三星版呢?早几天开始,网上不继流出两厂A9的跑分,TSMC的A9比三星省电20%。苹果急忙出来否认三星是次货,强调正常使用只差2-3%,更把检查CPU型号的App下架,让一般用家无从得知手上CPU的型号。到底真相如何?让我这个半导体业界的行内人为大家解开谜团吧。

说在前头,苹果的官方公布没有骗大家,跑分不是正常使用。CPU只是电话中众多元件之一,还有更加耗电的LCD萤幕和无线通讯。在正常使用下,CPU根本没有多少时间在全力跑,所以就算CPU多耗电20%,平均计对续航力只有2-3%的影响,的确分别不大,大家实在不需要买到三星版iPhone 6S就跑去Apple Store退货。

不过跑分时耗电量的差异同样是事实,从Geekbench(目前还有一直在改版的苹果测试软体)的跑分数据中,很明显出现两组不同的耗电量。同一工厂生产CPU总会有些微性能差异,那是半导体生产过程物理上的变数,但三星的CPU很明显比TSMC的耗电,毕竟两间厂使用完全不同的技术。

此外,CPU运作时电力转化为热力,中学物理科学过的能量不灭定律,耗电较多CPU自然会较热,所以三星机在跑分时比TSMC机高出几度。




在制作晶片上,三星使用14nm技术,而TSMC则使用16nm技术。一般而言,半导体技术越细,运算速度越快,亦越省电。三星明明比TSMC细两奈米(2nm),有相为证,三星的晶片明明比TSMC的细,为什么技术低更省电?其实什么14nm或16nm,只是marketing的命名,很久以前半导体业界说是600nm技术,那组成逻辑单元(gate)的电路的确是600nm宽。

现在不论16nm也好14nm,其实都是同一代技术,在数字比上一代的20nm细便行了。在这一代技术上,Intel的逻辑单元明显比其他厂的细小,它叫自已做14nm,TSMC有点厚道,知道自已的逻辑单元大一截,不好意思跟着叫14nm,所以叫自已的做16nm。

三星其实在偷鸡,技术上应该是28nm,之后到20nm,再到14nm。他们跳过了20nm,直接叫自已做14nm,让外界以为他们在技术追上Intel。不过也不能说三星完全讲大话,在20nm和14nm之间,逻辑单元其实是同样大小,最重要的分别是改用FinFET技术,即外界说逻辑单元结构上从平面转为3D。FinFET与旧平面技术的差异太技术性,我说了也没有人听得明白,总之就是更省电,更高速吧。

这次iPhone 6S里面的A9,三星用是14nm第一代的14LPE技术,而TSMC则是用16nm第二代的16FF+技术。在半导体业界中,TSMC的16FF+比三星的14LPE省电20%,基本上是公开的秘密。主要是因为TSMC比三星的leakage做得更好,在电路静止时电力流失较少,毕竟TSMC在晶片上的绝缘体(substrate)制作上,累积了20nm的设计经验。三星抄捷径跳过20nm,到最后始终要交学费的。三星第二代的14LPP技术,应该可以与16FF+看齐,不过量产进度出了问题,所以三星只好用14LPE顶硬上。





虽说理论上16FF+比14LPE省电,但从来没有辨法可以证实。正常公司同一块晶片,不可能出现两个不同版本,因为不合成本效益。不同晶片不能直接比较,因为省电与否,还有很多其他设计因素。晶片制作成本十分昂贵,在电路的计设成本之外,制作一个晶片模(mask)要花几百万美元,只能在用一间工厂上生产,转换工厂因为物资规格不同,晶片模要全新重制。只有苹果这样有钱的公司,才会把用一块晶片做两次,交给两间不同工厂去生产。A9可以说是半导体行业中,极触目的技术比拼,相信很快便有更详细的测试,把TSMC和三星的技术彻底分析。

这次“晶片门”危机,苹果很有可能没有什么损伤,毕竟买iPhone的人买的是苹果品牌,不会关心里面用那间工厂的CPU,而实际使用上亦没有大分别。只是苹果本来可以很轻易避开这个危机,A9出货量大要两间工厂一起生产才足够供应,但可以iPhone 6S用TSMC,而电池较大的6S Plus用三星。两台电话组件有太多不同,不应该拿来跑分直接比较,便不太会出现这次的问题。

苹果自Steve Job教主去世后,其产品质量控制屡次出现的问题,在以前是绝对不会发生的。虽然苹果iPhone仍然热买,它仍然是世上最有钱的公司,但感觉已经完全不同,没有教主年代的霸气,反而似十年前刚刚开始盛极而衰的微软。

关键字:台积电  三星iPhone  6S

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2015/1016/article_45030.html
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