《電子技術(shù)應(yīng)用》
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揭開(kāi)臺(tái)積電和三星iPhone 6S耗電差異之謎

2015-10-16
關(guān)鍵詞: 臺(tái)積電 三星 iPhone A9

       這陣子如果你買(mǎi)了iPhone 6S,,你應(yīng)該十分緊張電話里頭的CPU是那個(gè)工廠生產(chǎn),到底是TSMC(臺(tái)積電)版,,還是三星版呢,?早幾天開(kāi)始,網(wǎng)上不繼流出兩廠A9的跑分,,TSMC的 A9比三星省電20%,。蘋(píng)果急忙出來(lái)否認(rèn)三星是次貨,強(qiáng)調(diào)正常使用只差2-3%,,更把檢查CPU型號(hào)的App下架,,讓一般消費(fèi)者無(wú)從得知手上CPU的型 號(hào)。到底真相如何呢,?

  說(shuō)在前頭,,蘋(píng)果的官方公布沒(méi)有騙大家,跑分不是正常使用,。CPU只是電話中眾多元件之一,,還有更加耗電的LCD螢 幕和無(wú)線通訊。在正常使用下,,CPU根本沒(méi)有多少時(shí)間在全力跑,,所以就算CPU多耗電20%,平均計(jì)對(duì)續(xù)航力只有2-3%的影響,,的確分別不大,,大家實(shí)在 不需要買(mǎi)到三星版iPhone 6S就跑去Apple Store退貨,。

  不過(guò)跑分時(shí)耗電量的差異同樣是事實(shí),從Geekbench(目 前還有一直在改版的蘋(píng)果測(cè)試軟體)的跑分?jǐn)?shù)據(jù)中,,很明顯出現(xiàn)兩組不同的耗電量,。同一工廠生產(chǎn)CPU總會(huì)有些微性能差異,那是半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程物理上的變數(shù),, 但三星的CPU很明顯比TSMC的耗電,,畢竟兩間廠使用完全不同的技術(shù)。

  此外,,CPU運(yùn)作時(shí)電力轉(zhuǎn)化為熱力,,中學(xué)物理科學(xué)過(guò)的能量不滅定律,耗電較多CPU自然會(huì)較熱,,所以三星機(jī)在跑分時(shí)比TSMC機(jī)高出幾度,。

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   在制作晶片上,三星使用14nm技術(shù),,而TSMC則使用16nm技術(shù)。一般而言,,半導(dǎo)體技術(shù)越細(xì),,運(yùn)算速度越快,亦越省電,。三星明明比TSMC細(xì)兩奈米 (2nm),,有相為證,三星的晶片明明比TSMC的細(xì),,為什么技術(shù)低更省電,?其實(shí)什么14nm或16nm,只是marketing的命名,,很久以前半導(dǎo)體 業(yè)界說(shuō)是600nm技術(shù),,那組成邏輯單元(gate)的電路的確是600nm寬。

  現(xiàn)在不論16nm也好14nm,,其實(shí)都是同一代技術(shù),,在數(shù)字比上一代的20nm細(xì)便行了。在這一代技術(shù)上,,Intel的邏輯單元明顯比其他廠的細(xì)小,,它叫自已做14nm,TSMC有點(diǎn)厚道,,知道自已的邏輯單元大一截,,不好意思跟著叫14nm,所以叫自已的做16nm,。

   三星其實(shí)在偷雞,,技術(shù)上應(yīng)該是28nm,之后到20nm,再到14nm,。他們跳過(guò)了20nm,,直接叫自已做14nm,讓外界以為他們?cè)诩夹g(shù)追上 Intel,。不過(guò)也不能說(shuō)三星完全講大話,,在20nm和14nm之間,邏輯單元其實(shí)是同樣大小,,最重要的分別是改用FinFET技術(shù),,即外界說(shuō)邏輯單元結(jié) 構(gòu)上從平面轉(zhuǎn)為3D。FinFET與舊平面技術(shù)的差異太技術(shù)性,,總之就是更省電,,更高速吧。

       這次iPhone 6S里面的A9,,三星用是14nm第一代的14LPE技術(shù),,而TSMC則是用16nm第二代的16FF+技術(shù)。在半導(dǎo)體業(yè)界中,,TSMC的16FF+比三 星的14LPE省電20%,,基本上是公開(kāi)的秘密。主要是因?yàn)門(mén)SMC比三星的leakage做得更好,,在電路靜止時(shí)電力流失較少,,畢竟TSMC在晶片上的 絕緣體(substrate)制作上,累積了20nm的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),。三星抄捷徑跳過(guò)20nm,,到最后始終要交學(xué)費(fèi)的。三星第二代的14LPP技術(shù),,應(yīng)該可以 與16FF+看齊,,不過(guò)量產(chǎn)進(jìn)度出了問(wèn)題,所以三星只好用14LPE頂硬上,。

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  雖說(shuō)理論上16FF+比14LPE省電,,但從來(lái)沒(méi)有辨法可以證實(shí)。正常公司同一塊晶片,,不可能出現(xiàn)兩個(gè)不同版本,,因?yàn)椴缓铣杀拘б妗2煌荒苤苯颖容^,,因?yàn)槭‰娕c否,,還有很多其他設(shè)計(jì)因素。

   晶片制作成本十分昂貴,,在電路的計(jì)設(shè)成本之外,,制作一個(gè)晶片模(mask)要花幾百萬(wàn)美元,,只能在用一間工廠上生產(chǎn),轉(zhuǎn)換工廠因?yàn)槲镔Y規(guī)格不同,,晶片模 要全新重制,。只有蘋(píng)果這樣有錢(qián)的公司,才會(huì)把用一塊晶片做兩次,,交給兩間不同工廠去生產(chǎn),。A9可以說(shuō)是半導(dǎo)體行業(yè)中,極觸目的技術(shù)比拼,,相信很快便有更詳 細(xì)的測(cè)試,,把TSMC和三星的技術(shù)徹底分析。

  這次“晶片門(mén)”危機(jī),,蘋(píng)果很有可能沒(méi)有什么損傷,,畢竟買(mǎi)iPhone的人買(mǎi)的是蘋(píng)果品牌, 不會(huì)關(guān)心里面用那間工廠的CPU,,而實(shí)際使用上亦沒(méi)有大分別,。只是蘋(píng)果本來(lái)可以很輕易避開(kāi)這個(gè)危機(jī),A9出貨量大要兩間工廠一起生產(chǎn)才足夠供應(yīng),,但可以 iPhone 6S用TSMC,,而電池較大的6S Plus用三星。兩臺(tái)電話組件有太多不同,,不應(yīng)該拿來(lái)跑分直接比較,便不太會(huì)出現(xiàn)這次的問(wèn)題,。

  蘋(píng)果自Steve Job教主去世后,,其產(chǎn)品質(zhì)量控制屢次出現(xiàn)的問(wèn)題,在以前是絕對(duì)不會(huì)發(fā)生的,。雖然蘋(píng)果iPhone仍然熱買(mǎi),,它仍然是世上最有錢(qián)的公司,但感覺(jué)已經(jīng)完全不同,,沒(méi)有教主年代的霸氣,,反而似十年前剛剛開(kāi)始盛極而衰的微軟。


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