三星和臺(tái)積電共同代工A9芯片讓蘋果得以在應(yīng)用最先進(jìn)制造工藝的同時(shí)，又能保證手機(jī)主芯片的龐大供應(yīng)量，然而芯片的復(fù)雜制造技術(shù)也讓給這種分享代工的模式帶來了麻煩。
14nm VS 16nm：誰更先進(jìn)？
一直以來，大眾對(duì)芯片制造工藝的印象都停留在“納米線寬”的層面上。從上世紀(jì)的微米級(jí)工藝到現(xiàn)在的接近個(gè)位數(shù)納米級(jí)工藝，每一代制造工藝進(jìn)步的最明顯特征就是線寬縮小。一般來說，工藝進(jìn)步一代則線寬縮小為原來的約0.7倍，例如90nm到65nm再到45nm。兩代工藝之間還往往存在著半代工藝的過渡，例如90nm到80nm就是進(jìn)化半代，32nm到28nm也是半代改進(jìn)。
從表面上看，線寬越窄的工藝應(yīng)該是越先進(jìn)的，這也符合人們的直覺印象。然而事實(shí)情況卻要復(fù)雜得多。首先，工藝的技術(shù)水平評(píng)價(jià)參數(shù)很多，線寬只是其中較為重要的一個(gè)指標(biāo)。比較典型的，影響同晶體管規(guī)模下芯片面積的指標(biāo)就細(xì)分為晶體管柵極間距和內(nèi)部互聯(lián)最小間距，而不同的芯片工廠的同代工藝在這兩個(gè)重要指標(biāo)上一般都不相同;另外，晶體管制造技術(shù)不斷進(jìn)化，是否使用最新的晶體管技術(shù)(例如FinFET鰭式場效應(yīng)晶體管)來減少漏電率、增強(qiáng)晶體管性能，也是區(qū)分不同代工廠工藝水平的重要因素。綜合來說，Intel的制造工藝一直處于業(yè)界標(biāo)桿地位，比臺(tái)積電、三星等對(duì)手的同代工藝通常領(lǐng)先半代之多—也就是說，Intel 32nm工藝的綜合實(shí)力就能達(dá)到臺(tái)積電28nm工藝的層次，甚至可能更強(qiáng)。此外，每家芯片工廠的同代工藝也會(huì)細(xì)分為幾個(gè)發(fā)展階段，例如臺(tái)積電的28nm技術(shù)就分為低功耗版和高性能版，后者是在前者發(fā)展成熟后才推出，性能也更強(qiáng)一些。
從上圖可以看出，Intel 14nm工藝的實(shí)現(xiàn)面積是最小的，臺(tái)積電16nm只比前者的22nm略小。今年三星和臺(tái)積電先后量產(chǎn)14nm和16nm FinFET工藝，表面上看提前半年量產(chǎn)的三星做到了更小的線寬，技術(shù)實(shí)力更強(qiáng)，但雖然三星的工藝實(shí)現(xiàn)的芯片面積會(huì)小一些，性能卻不見得更好。
三星的14nm分為LPE低功耗版和LPP性能優(yōu)化版兩個(gè)階段，目前后者尚未大規(guī)模量產(chǎn)，因此無論是三星自家的Exynos 7420還是為蘋果代工的A9都在使用LPE版本。遺憾的是這個(gè)版本的性能(主要是同頻率下的功耗或者同功耗下能達(dá)到的頻率)要比LPP落后接近10%，且良率、穩(wěn)定性皆沒有太好的水平。
從7420的情況來看，三星的LPE工藝不同批次之間都有可度量的差異，且批次數(shù)量有六七種，實(shí)在不值得夸耀。相比之下臺(tái)積電對(duì)自家的技術(shù)相當(dāng)滿意，甚至在內(nèi)部討論會(huì)上明確表示自家16nm工藝比對(duì)手三星“最先進(jìn)的工藝都強(qiáng)10%”。倘若臺(tái)積電指的是三星尚未規(guī)模出貨的LPP版本，那就意味著前者的16nm工藝性能要比后者的14nm LPE強(qiáng)近20%，同頻率下功耗低10%～15%，已經(jīng)是很大的差距了。即使考慮到臺(tái)積電的宣講有夸大因素，其16nm技術(shù)強(qiáng)于現(xiàn)階段的三星14nm也是幾乎可以確定的事實(shí)了。
不同版本的A9實(shí)際表現(xiàn)相差多大？
然而，芯片的性能、功耗等指標(biāo)并不是單由制造工藝來決定的。蘋果作為A9芯片的設(shè)計(jì)方，可以通過一些手段來撫平兩種工藝下不同版本芯片的各項(xiàng)指標(biāo)差異。ChipWorks的拆解測量表明臺(tái)積電代工的A9芯片面積僅比三星版本多出不足10%，對(duì)于手機(jī)設(shè)計(jì)的影響可以忽略。但更令消費(fèi)者關(guān)心的指標(biāo)是芯片的性能與功耗表現(xiàn)。最近很多用戶使用各種手段對(duì)比了兩個(gè)版本iPhone 6s的性能、功耗水平，結(jié)果一邊倒地有利于臺(tái)積電。那么，這些民間測試的參考價(jià)值有多大呢?
三星和臺(tái)積電版本A9芯片面積對(duì)比，兩者差異很小。從目前網(wǎng)絡(luò)能找到的測試來看，由于結(jié)果無一例外倒向臺(tái)積電版本，按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律可以基本確定現(xiàn)階段臺(tái)積電代工的A9的確擁有更好的功耗表現(xiàn)。但是因?yàn)闇y試的樣本數(shù)量較少，暫時(shí)還不能準(zhǔn)確判斷臺(tái)積電版本在相同任務(wù)負(fù)載下相比三星版本的優(yōu)勢幅度。雖然有些測試中，臺(tái)積電版本在續(xù)航力方面比對(duì)手多出兩個(gè)多小時(shí)耐久力，但此類測試對(duì)芯片的負(fù)載不夠高，也無法代表所有場景中的性能差異。
其實(shí)我們可以直接引用臺(tái)積電自己的宣傳數(shù)據(jù)就能得出一個(gè)大致的結(jié)論：
相比三星版本，臺(tái)積電版本A9芯片在同頻率下的功耗要少10%～15%，而目前已有的測試數(shù)據(jù)也基本能印證這個(gè)數(shù)據(jù)。
但是既然差距可以達(dá)到這么多，為什么蘋果官方卻宣稱兩種版本iPhone的續(xù)航能力差異只有3%以下呢？
其實(shí)答案很簡單，手機(jī)耗電的部件數(shù)量眾多，主芯片只是其中之一。目前網(wǎng)絡(luò)上的測試大都是關(guān)閉各種聯(lián)網(wǎng)功能、后臺(tái)任務(wù)，將屏幕亮度降至最低，運(yùn)行純CPU負(fù)載程序跑出來的結(jié)果，當(dāng)然無法代表手機(jī)的實(shí)際使用狀況。當(dāng)其他耗電組件都正常運(yùn)行時(shí)，日常應(yīng)用下芯片的功耗差異就會(huì)被相當(dāng)程度地掩蓋。兩種版本的A9或許有15%的差異，可計(jì)算整機(jī)功耗時(shí)這些差異就會(huì)減少到只有幾個(gè)百分點(diǎn)了。
以上測試中，只有Geekbench測試是純CPU負(fù)載。國外媒體Arstechnica剛剛發(fā)布的一篇測試文章印證了蘋果的說法。
從他們的測試結(jié)果來看，只有在純CPU跑分環(huán)節(jié)兩種版本的iPhone才會(huì)表現(xiàn)出明顯的續(xù)航能力差異，而消費(fèi)者使用手機(jī)顯然不會(huì)一直跑分。就連GPU測試環(huán)節(jié)中兩種版本的手機(jī)續(xù)航都沒什么區(qū)別，說明喜歡玩游戲的用戶也無需操心自己買到的iPhone里面究竟是三星還是臺(tái)積電代工的A9芯片。如果有用戶能在日常使用中明顯察覺到兩種芯片版本的功耗差異，恐怕他需要做的事情是把繁重的計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)移到PC上來完成。
