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[評析]從晶片量產流程看iPhone 6S晶片門事件
 

【CTIMES/SmartAuto 姚嘉洋 報導】   2015年10月15日 星期四

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蘋果的A9晶片門事件延燒至今,似乎並沒有要落幕的意思,網路上諸多科技網站的相關評測也不斷冒出來,甚至更燒出了台灣與韓國之間的國仇家恨。

Source:www.independent.co.uk
Source:www.independent.co.uk

但這次事件本身,或許可以從晶片量產流程來思考一番。

在正式討論之前,我們先將A9處理器定義為系統單晶片,它內建了CPU(處理器核心)、GPU(繪圖處理器核心)、2GB的LPDDR4,以及協同處理器M9。

基於這樣的定義下,搭載台積電與三星的先進製程的,其實只有CPU與GPU而已,從目前網路所公開的資訊來看,A9處理器所採用的封裝技術,應該是POP(Package on Package),這也是過去蘋果處理器所貫用的技術,就A9處理器的生產流程來看,台積電與三星各自採用16與14nm FinFET製程,量產出CPU與GPU的整合裸晶後,再與LPDDR4整合在同一封裝中,之後再用一次封裝技術與M9協同處理器,整合在第二次的封裝內。

所以,如果台積電版本的A9處理器真如外界所說一樣的優異,那麼由海力士所提供的LPDDR4,或許也要沾上一點功勞才是,整顆處理器要運作,記憶體也是要用到電的。畢竟,截至目前為止,所有網路上所提供的A9處理器的測試數據,全包含了LPDDR4與M9協同處理器在內。

那麼,14與16nm FinFET在製程上的差異,究竟有多大?這個答案恐怕只有蘋果的處理器設計團隊才會清楚。如果對晶片的設計流程有概略了解的業界人士就會知道,事實上,將處理器導入先進製程的設計至量產的週期,約莫為一年半至兩年的時間,就EDA、IP供應商、晶片設計乃至於晶圓代工業者,必須共同合作,才能將一顆系統單晶片導入量產流程,其中最在意的,莫過於PPA(性能、功耗與面積)的整體最佳化的表現。因為不論是晶圓代工或是EDA業者,都有能力讓蘋果知道,在A9處理器在Type Out之前,其裸晶的操作時脈、電壓與電流之間的動態關係變化為何,就蘋果的立場,為了能讓整支智慧型手機的運作更能順暢無虞,就一定會調整到最佳化的狀態,才會投入量產。

在12吋晶圓尚未切割之前,至少可以確定的是,14nm FinFET所可以切割出來的數量絕對高於16nm FinFET,但在良率或是功耗方面的表現如何,在沒有任何公開資訊發布之前,我們也只能推測,因為電晶體密度相對較高,洩漏電流不易控制的情況下,三星在功耗上的確有可能略遜於台積電一籌。至於在良率方面,倘若三星與台積電不相上下,那麼就晶圓切割的經濟效益而言,三星在這方面就能小贏台積電,更遑論在單一裸晶上的尺寸也贏過台積電。

然而,封裝是否也會影響處理器的表現呢?據筆者私下訪問一線EDA業者得知,理論上,封裝並不會影響整顆處理器的表現。但EDA業者也談到,即便是採用相同製程的單一裸晶,裸晶與裸晶之間,多少還是會有Variation(變異)存在,更別說記憶體本身也會有相同的情形,在加以整合後,說沒有影響整顆處理器的表現,是不可能的。所以,這或許可以呼應到蘋果的公開聲明中,所提到的2-3%的差距,雖然,蘋果僅指出這是續航力上的差別而已,卻沒有指出哪種製程勝出,畢竟這與PPA有直接的關係,或許蘋果本身也不願意破壞與兩大晶圓代工業者的關係,故採取了這樣的處理方式。

總結來看,光是裸晶本身就有可能產生差距的情況下,採用了不同來源的LPDDR4、快閃記憶體同樣也有不同的供應商所供應,一直到整合為智慧型手機後,但在每一個環結所累積的誤差不斷增加之下,即便在評測上如何將影響因素減到最少,,所產生出來的結果,或許有其參考價值,但真正能參考的比重又有多少,也許這是需要思考的課題之一。換個角度來看,在面對眾多不同供應商的情況下,蘋果若還能將整體系統表現控制在理想範圍內,這應該也是蘋果值得可以被稱讚的地方之一。

更別說,對手機業者而言,備有Second Source,甚至是有供應商砍價來取得訂單的作法,倘若真是這樣,那麼,出現三星與台積電兩家供應商,似乎也不足為奇。至於台積電與三星的技術製程誰能勝出,若從PPA的角度來看,恐怕也只有蘋果心裡清楚了。

關鍵字: 14nm FinFET  16nm FinFET  POP  A9  CPU  GPU  LPDDR4  M9  封裝  EDA  晶圓代工  三星(Samsung蘋果  台積電(TSMC
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