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  1. 月神
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    我是搬运工~~~这是我在电子发烧友网站上看到的一篇文章.

    ……………………………………………揭开台积电和三星芯片耗电差异之谜

    15/10/16 08:15

    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。

    台积电胜出的小秘密

    新款苹果iPhone6s和6s Plus,首度由两家厂商代工苹果自行设计的处理器A9,也就是台积电和三星。此事台湾科技业、股民人尽皆知。直到着名的美国网站iFixit拆解两款苹果刚上市手机,发现台积电和三星制造的A9处理器,型号竟然不同,且可轻易辨识之后,全球才引发一股实测“台积货”与“三星货”效能差异的热潮。

    全球网民并惊讶的发现,依播放影片、跑测试软体等不同方法,台积版处理器最高可比三星版省上近30%的电力。

    此后在香港与其他国家掀起的拒买“三星货”声浪,逼着苹果出面回应。苹果发给美国着名科技网站Techcrunch的官方声明为:“部分实验室让处理器维持高负载状态,直到电力耗尽。这不符合真实生活的情境…我们的测试数据以及顾客资料(编按:监测已售出的苹果手机)显示,采用所有不同零件iPhone6s和6s Plus的真实电池寿命差异,差异仅在2-3%之间。”

    但Techcrunch指出,苹果以所有消费者的平均使用情境来看省电效能并不尽合理。因为不间断的打手机游戏、看视讯,可能正是某些科技重度使用者的“一般情境”,而那群人正是最在乎电池续航力的一群。

    为什么台积电制程在高负载状态,能较对手大幅省电?

    一位不愿具名的电机系教授表示,台积电针对最新的16奈米FinFET制程,曾发表16篇技术论文;但从中看不出能大幅省电的端倪。但这不令人意外,台积电实际量产制程的性能,原本就常较公开资料要佳,“他本来就会留一手。”

    他依学理分析,过去业界的努力方向,是致力于减少待机时的电力流失。但这回看来,台积电全新制程的强项是在高负载,能以更少的耗电量让电晶体运作,“这就非常厉害。”

    然而,不少人质疑,三星是14奈米制程,较台积电的16奈米制程为小。理论上,不是半导体制程更微小更省电吗?

    其实,这牵扯到台积电、三星两强之争,一段暗潮汹涌的角力过程。

    一位前台积高阶主管,曾向记者透露,台积电用于苹果的16奈米FinFET制程,原本打算称为20奈米FinFET。因为该制程的电晶体最小线宽(half-pitch)与量产的前一代20奈米CMOS制程差不多,只是换上革命性的超省电FinFET电晶体。

    但客户反应,你这个制程跟三星几乎一样,但三星叫14奈米,你叫20奈米。拿到市场卖,采用台积电制程的产品,很容易被认为落后三星一个世代而吃闷亏。

    台积电从善如流,不久后改名,但只敢叫16奈米。“我们至少有点良心,不敢(像三星)那样随便叫,”这位前台积高层苦笑着。

    回顾半导体制程历史,过去的技术世代都谨守摩尔定律──一年半到两年之间,电晶体最小尺度的线宽缩小0.7倍(面积缩小0.49倍,差不多是二分之一)。由国际组织─国际半导体技术蓝图联盟(ITRS)统筹,带领业界齐步走。

    台积电过去也行礼如仪,90奈米、65奈米、45奈米的依续下去。

    但在到了理应2010年上路的32奈米。当时刚回锅担任执行长的张忠谋突出奇招,跳过32奈米,推出电晶体面积小了20%的28奈米技术世代,效能、成本远胜对手的32奈米产品。

    三星、IBM、格罗方德阵营措手不及而步调大乱,28奈米因此成为台积电史上最赚钱、称霸时间最长的一个世代。

    这是向来以深思、战略着称的张忠谋,较不让一般人熟悉的战术面。

    有此先例,这回三星“跳过”20奈米,直攻14奈米FinFET,也只能算是“以彼之道,还施彼身”的一次成功反击。

    然而,2016年的A10未来一役,三星却可能全盘皆输。

    张忠谋四年前宣布台积电要跨入封装领域,当时震惊业界。但现在证明成果丰硕,台积电最先进的整合扇出型(InFO)晶圆级封装,可望首度应用在A10处理器。

    花旗证券分析师Roland Shu在最新一篇报告表示,InFO业务应该短期内很难赚钱,但却可以让台积电建立与对手三星的差异化。如果明年推出的苹果iPhone7的A10处理器采用InFO技术,基于InFO技术为台积电独家拥有,“台积电极有可能拿下压倒性比例的A10订单。”

    一位与台积电关系密切的相关业者也指出,台积电已确定靠着InFO技术,击败三星,拿下全部A10订单。去年,台积电以8500万美元向高通买下的龙潭厂,即规划为InFO专用厂。目前已快马加鞭的装机、测试,预计明年第2季将开始量产,迎接A10订单。

  2. Kay Yin
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    Apple 确认使用三星版 A9 处理器的 iPhone 6s 续航能力弱于使用台积电版 A9 处理器的 iPhone 6s。

    Apple 将在 iOS 9.1 软件更新中缩短采用台积电版 A9 处理器 iPhone 6s 的续航时间,保证两者持平,从而修复续航问题。(逃

  3. 鸵鸟
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    我的是台积电的 好像只是能耗低一点 电池更耐用了 别的区别没有

  4. 于爱博
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    三星的lpe技术不如台积电的plus技术。。。但是今年的lpp已经赶上了

  5. 转个圈圈
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    科技美学有评测,6S基本无差别,6SP在玩大型游戏的时候台积电比三星能多用一个小时。

  6. 回到未来
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    说一个比较暗黑的回答:就是苹果不同对待两家的加工产品,使得三星的14nm在功耗等方面不比台积电的16nm,让人认为三星出品都很差,从而打压了三星!因为三星是他的直接竞争对手!

  7. 青沼瞬
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    再怎麼說,台積電也是中國企業,創辦人也來自江浙一帶

    對於續的理解肯定是比棒子不知道高到哪邊去了

    當然這也包含續航囉!

  8. 改名小H
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    别说了,台积电已经死了。

  9. 闫垦
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    所谓修复就是提升台积电的电压,认为让台积电的a9更耗电,同时脉性能没区别但是漏电三星就是垃圾 ,而且这是功耗比较敏感的移动arm系soc,换到桌面老黄家的帕斯卡核心,看一看gtx1050/ti这种阉割小核心的表现可以讲三星14lpp完败

  10. KXT
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    这个没有什么差距吧,cpu也有体质之分,都是三星生产的a9,续航也会有差距,就像小米5的标准版和高配版,高配版的2.15ghz和标准版1.85ghz电压是差不多的,用的都是三星的14nm,苹果也是如此,只是差距更小

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