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蘋果對臺積電的依賴更上一層樓

2022-01-12
來源:半導體行業(yè)觀察
關鍵詞: 蘋果 芯片 5G 臺積電

  最近這些年,,蘋果一直在強化自研芯片,。過去十年,蘋果公司的芯片部門快速發(fā)展,,已經(jīng)成為一個擁有上千名工程師的團隊,,其中包括1999年收購的Raycer Graphics,以及2008 年收購 PA Semi所帶來的數(shù)百名工程師,。

  2016年,,蘋果與高通爆發(fā)專利授權費訴訟糾紛,經(jīng)過三年的拉鋸戰(zhàn),,最終以蘋果妥協(xié)告終,雙方于2019年達成和解,,并簽下6年授權協(xié)議,,包括2年的延期選擇和多年芯片供應。高通贏在了硬實力,,蘋果別無選擇,,遍觀業(yè)界,除了高通,,沒有第二家能夠提供成熟且穩(wěn)定的5G手機基帶(調制解調器)芯片,。不過,雖然蘋果依然要采用高通的5G基帶芯片,,但同時也下定了自行研發(fā)5G基帶芯片的決心,,并于2019年并購了英特爾智能手機5G基帶芯片業(yè)務部,以減少對高通的依賴并降低專利授權費用支出,。

  近幾年,,蘋果的5G基帶芯片研發(fā)進展一直是業(yè)界關注的話題,本周,,據(jù)相關媒體報道,,蘋果自行研發(fā)的5G基帶和配套的射頻芯片已完成設計,近期開始進行試產(chǎn)及送樣,,預計2022年內(nèi)與主要電信運營商進行測試,,2023年推出的iPhone 15將全面采用蘋果自研的5G基帶及射頻芯片。據(jù)悉,,蘋果第一代5G基帶芯片將同時支持Sub-6GHz及mmWave(毫米波),,采用臺積電5nm制程,封測由Amkor負責完成,射頻芯片采用臺積電7nm制程,,A17應用處理器將采用臺積電3nm,,2023年量產(chǎn)。

  增量一:5G基帶芯片

  2020年,,蘋果推出了其首款5G手機iPhone 12,,采用的是高通的基帶芯片驍龍X55,采用的是臺積電7nm制程,,該芯片支持sub-6GHz和mmWave,,當然也包括LTE。2021年,,蘋果推出了iPhone 13,,采用的是高通基帶芯片驍龍X60,采用的是三星5nm制程,。

  而根據(jù)蘋果與高通的協(xié)議,,蘋果承諾在2022年6月1日至2024年5月31日期間使用后者的驍龍X65和X70基帶芯片。據(jù)悉,,X65將采用三星的4nm制程,。而從2023年開始,蘋果將使用自研的基帶芯片,,同時也使用高通的X70,,到時候,這兩款芯片同時采用臺積電代工制程工藝的概率很大,。

  這樣看來,,蘋果在不斷提升自研芯片數(shù)量和占比,除了難度極高的手機基帶芯片之外,,蘋果已經(jīng)成功打造了iPhone的A系列處理器,、MacBook的M系列處理器、Apple Watch的W系列芯片,、AirPods的H系列芯片,、Mac上的T系列安全芯片,以及iPhone上的U1超寬帶芯片等,。這其中多數(shù)芯片都是由臺積電代工生產(chǎn)的,。因此,蘋果對臺積電的依賴度也在不斷增加,。

  以蘋果正在自研的5G芯片為例,,對臺積電而言,拿下蘋果5G基帶及射頻芯片大單,,將明顯推升其營收及獲利水平,。據(jù)悉,,以蘋果每一代iPhone手機備貨量約2億支計算,應用在iPhone 15的第一代5G基帶芯片的5nm制程晶圓總投片量將高達15萬片,,配套射頻芯片的7nm總投片量將達到8萬片,,因此,臺積電5nm及7nm產(chǎn)能有望一路滿載到2024年,。

  增量二:M系列處理器

  除了,,手機相關芯片,蘋果的Mac和MacBook等個人電腦產(chǎn)品也在大規(guī)模轉向導入自研的Arm架構Apple Silicon處理器(M系列處理器),,而這一部分也是由臺積電代工生產(chǎn)的,。

  目前,蘋果的M1處理器已經(jīng)量產(chǎn),,并裝配到其MacBook電腦中,,擁有了一定的市場占有率,實際上,,過去這么多年里,,蘋果的MacBook一直采用的是英特爾的CPU,而英特爾和臺積電是當下最高水平CPU芯片制造兩強,,因此,,M1對英特爾的CPU的替代,在很大程度上就是臺積電制造對英特爾制造的替代,,其相關性能與臺積電的芯片制造水平直接相關。

  首先,,M1處理器是基于Arm架構的,,而英特爾CPU是x86的,實際上,,這也是臺積電與英特爾CPU的最大區(qū)別,,在過去十年,也是臺積電快速發(fā)展的十年,,臺積電就是憑借在以Arm為基礎架構的手機芯片代工市場的成功而奠定行業(yè)地位的,,或者說,生產(chǎn)x86芯片并不是臺積電的傳統(tǒng)項目,,這方面,,也只是隨著近幾年AMD轉投臺積電,且市場規(guī)模不斷擴大的情況下,,才在x86處理器方面有更多涉獵,。因此,一定意義上,,蘋果M1處理器對英特爾CPU的替代,,也是臺積電Arm處理器制造水平的體現(xiàn),,可以在保持先天功耗優(yōu)勢的情況下,在性能方面不輸給x86處理器,。

  在M1處理器基礎上,,蘋果還在迭代自研的MacBook處理器,下一代將是M1X,,而這款芯片將更加依賴于臺積電的芯片制造和封裝技術,,主要原因在于它將全面采用Chiplet技術。

  Chiplet技術是一種封裝處理器的新方法,,解決內(nèi)核和內(nèi)存擴展挑戰(zhàn),。而這就需要與臺積電新型集成SoC系統(tǒng)(SoIC)和3D Fabric技術深度融合。

  據(jù)悉,,新款14英寸和16英寸MacBook Pro將采用代號為Jade C-Chop和Jade C-Die的兩款新芯片(M1X的不同變體),,每個芯片將是10個內(nèi)核(8個高性能和2個低功耗內(nèi)核)。這兩款芯片都將提供 16 和 32 個 GPU 核心,,以及高達 64GB 的 RAM,。

  M1X 可能有多個分裝芯片變體,使蘋果能夠通過提供禁用有缺陷內(nèi)核的芯片版本來最大限度地提高晶圓產(chǎn)量,。M1X 可能有 10 核和 8 核版本,,由于蘋果轉向臺積電5NP(5nm制程的性能版本)工藝節(jié)點,后者的性能仍然優(yōu)于 M1,。Jade C-Chop 的變體可能帶有 10,、12 和 14 個 GPU 內(nèi)核,Jade C-Die 芯片可能是具有兩個M1X 芯片的Chiplet (SoIC) 封裝,。同樣,,蘋果可以為16英寸MacBook Pro提供 20、24或28個GPU內(nèi)核,,可能還有 16 個 CPU 內(nèi)核選項,。

  憑借全新的Chiplet模塊化設計,蘋果可以提供更多的芯片和價格選擇,。

  另外,,新的 Mac Pro有望配備名為Jade 2C-Die 和 Jade 4C-Die 的新芯片,有 20 和 40 核變體,。這些代號的關鍵之處在于數(shù)字 2 和 4,。它們是否意味著是M1X芯片的兩倍和四倍?

  由于 Mac Pro 的散熱性能完全不同,,因為外殼比所有其他類型的 Mac 電腦都要大得多,,因此 蘋果可以提高 M1X 的時鐘頻率。另一種解釋可能是 Jade 2C-Die 和 Jade 4C-Die 是基于臺積電4nm或3nm制程工藝構建的芯片,。由于下一款 Mac Pro 將于2022年推出,,Jade 2C-Die 和 4C-Die 可能是M1X的下一代,,也就是M2,它同樣是基于Chiplet技術構建的,。

  結語

  以上提到的5G基帶芯片,,以及M系列處理器,都屬于蘋果的新產(chǎn)品,,它們對于臺積電來說,,是兩塊很有發(fā)展前景的增量市場,無論是芯片數(shù)量,,還是涉及的先進制程工藝,,臺積電都非常值得投入各種資源。

  與此同時,,過去這些年,,蘋果的A系列手機AP處理器一直在臺積電代工生產(chǎn),雙方合作穩(wěn)定,,這一“常量”也是雙方合作的基礎保障,。

  因此,作為臺積電的第一大客戶,,特別是在先進制程方面,,蘋果的重要性越來越凸出,反過來,,蘋果對臺積電的依賴度也在不斷提升,。在未來多年內(nèi),雙方都很難找到彼此的替代者,。




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