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苹果的芯事真不小 iPhone 6s用两种处理器的真相好意外

苹果的芯事真不小 iPhone 6s用两种处理器的真相好意外

文章内容:

在过去的9月份科技界发生了很多的事情,但似乎苹果新iPhone永远都是9月秀场的主角,今年也不例外,两款新iPhone仅仅开售三天就已经销售出1300万台,这数字对于不少手机厂商来说可能一整年的销售目标,苹果依然显示出霸气和任性。iPhone 6s和iPhone 6s Plus的市场表现持续一路高歌,但对于已经购买了新iPhone的消费者来说最近又在纠结起A9处理器版本的问题。还记得去年iPhone 6/6 Plus上爆出的MLC/TLC内存型号引起讨论的事情,而今年讨论依旧,不过这次主角换成了CPU。

苹果的芯事真不小 iPhone 6s用两种处理器的真相好意外

台积电与三星

大家也知道苹果iPhone由富士康代工生产,而富士康在中国内地以及全球都有不同的工厂,而不同工厂生产的同一型号产品也会有细微的差别,就拿iPhone来说,传闻说深圳富士康代工的品质方面要优于其他工厂的。与整机代工一样,苹果历代iPhone和iPad上的CPU同样也是代工生产的。以往,苹果同一款CPU均由单一个代工厂生产,而在iPhone 6s/6s Plus发布前,大家也在猜测今年到底是台积电还是三星半导体(以下简称三星)负责代工A9 CPU,不过,今年A9上却是由台积电和三星共同负责代工生产。

关于台积电

台积电(中文全称:台湾积体电路制造公司,英文简称:TSMC),是台湾一家半导体制造公司,也是目前全球最大的专业集成电路制造服务(晶圆代工)企业之一。CPU芯片的设计和生产是分开的,现在只有一部分厂商,如Intel、三星和华为有自己的芯片产线外,其他很多厂商都是采用代工的形式生产。除了上面介绍的苹果外,高通和MTK也是台积电的客户之一,如今年高通的旗舰产品骁龙810就是由其代工。

此次台积电代工的A9芯片型号为APL1022,面积为104.5平方毫米,三星代工的则为APL0898,面积为96平方毫米。据最新的分布图看,三星和台积电代工的A9处理器基本上是混用的,iPhone 6S Plus上三星占到了六成,台积电占到了四成;在iPhone 6S上,台积电则占到了七成,而三星只占三成。总的来说,台积电目前的比例会高一些。

苹果的芯事真不小 iPhone 6s用两种处理器的真相好意外

图片来自网络

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不同版本的区别和原因

一些iPhone 6s/6s Plus用户也对采用不同版本A9 CPU的手机进行了对比测试,结果表明在高强度使用下,台积电版本在发热和功耗上均优于三星的,最终表现上续航方面,台积电版本的要好6%-22%。大家如此热烈的讨论,苹果也有点按捺不住了,近日表示官方对两个版本A9的测试结果显示差距只有2%-3%。由于民间用户测试样本数量的限制以及方法的不同,因此笔者更加偏向于苹果官方的数据。

制程工艺与功耗、性能的关系

从本质上来说,一颗CPU(处理器)就是由采用不同材料制成的许多“层”堆叠起来的电路,里面包含了晶体管、电阻器、以及电容器等微小元件。他们的间距越小,可以排布在芯片上的元器件就可以更多,晶体管之间的电容也会更低,从而提升它们的开关频率。那么,由于晶体管在切换电子信号时的动态功率消耗与电容成正比,因此,它们才可以在速度更快的同时,做到更加省电。详细请查看此文章介绍。

尽管苹果选择分别由台积电和三星代工,但两个版本的A9芯片在设计上应该是基本相同的,那为什么采用14nm FitFET工艺的三星版本反而在功耗上会不如台积电的16nm FitFET工艺呢?

外媒AnandTech对于两个版本芯片功耗差别的的解释(原文链接):

由于台积电版本苹果A9的芯片面积相对较大,所以如果两者的发热量相同,那么显然三星版本A9的温度上升会更快。从半导体的物理属性来讲,一般工作温度越高其漏电流的数值也会提高,所以三星版A9会相对台积电版更耗电。这也就是为什么高负载情况下三星版A9的功耗问题会更加严重(因为温度上升得越快,功耗也会急剧上升)。

当然,这也只是其中一个角度。按照常识,一般工艺的纳米数越小,其功耗表现应该越好,但显然这次的苹果A9颠覆了我们的想法,各家代工厂的芯片制造工艺不能仅仅用纳米数来分高下,特别是三星14nm工艺和台积电16nm工艺这种接近的。

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