揭開(kāi)臺(tái)積電和三星iPhone 6S耗電差異之謎

　　這陣子如果你買(mǎi)了iPhone 6S，你應(yīng)該十分緊張電話(huà)里頭的CPU是那個(gè)工廠生產(chǎn)，到底是TSMC（臺(tái)積電）版，還是三星版呢？早幾天開(kāi)始，網(wǎng)上不繼流出兩廠A9的跑分，TSMC的 A9比三星省電20%。蘋(píng)果急忙出來(lái)否認(rèn)三星是次貨，強(qiáng)調(diào)正常使用只差2-3%，更把檢查CPU型號(hào)的App下架，讓一般用家無(wú)從得知手上CPU的型號(hào)。 到底真相如何？讓我這個(gè)半導(dǎo)體業(yè)界的行內(nèi)人為大家解開(kāi)謎團(tuán)吧。

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　　說(shuō)在前頭，蘋(píng)果的官方公布沒(méi)有騙大家，跑分不是正常使用。CPU只是電話(huà)中 眾多元件之一，還有更加耗電的LCD螢?zāi)缓蜔o(wú)線(xiàn)通訊。在正常使用下，CPU根本沒(méi)有多少時(shí)間在全力跑，所以就算CPU多耗電20%，平均計(jì)對(duì)續(xù)航力只有 2-3%的影響，的確分別不大，大家實(shí)在不需要買(mǎi)到三星版iPhone 6S就跑去Apple Store退貨。

　　不過(guò)跑分時(shí)耗電量的差異 同樣是事實(shí)，從Geekbench（目前還有一直在改版的蘋(píng)果測(cè)試軟體）的跑分?jǐn)?shù)據(jù)中，很明顯出現(xiàn)兩組不同的耗電量。同一工廠生產(chǎn)CPU總會(huì)有些微性能差 異，那是半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程物理上的變數(shù)，但三星的CPU很明顯比TSMC的耗電，畢竟兩間廠使用完全不同的技術(shù)。

　　此外，CPU運(yùn)作時(shí)電力轉(zhuǎn)化為熱力，中學(xué)物理科學(xué)過(guò)的能量不滅定律，耗電較多CPU自然會(huì)較熱，所以三星機(jī)在跑分時(shí)比TSMC機(jī)高出幾度。

　　在 制作晶片上，三星使用14nm技術(shù)，而TSMC則使用16nm技術(shù)。一般而言，半導(dǎo)體技術(shù)越細(xì)，運(yùn)算速度越快，亦越省電。三星明明比TSMC細(xì)兩奈米 （2nm），有相為證，三星的晶片明明比TSMC的細(xì)，為什么技術(shù)低更省電？其實(shí)什么14nm或16nm，只是marketing的命名，很久以前半導(dǎo)體 業(yè)界說(shuō)是600nm技術(shù)，那組成邏輯單元（gate）的電路的確是600nm寬。

　　現(xiàn)在不論16nm也好14nm，其實(shí)都是同一代技術(shù)，在數(shù)字比上一代的20nm細(xì)便行了。在這一代技術(shù)上，Intel的邏輯單元明顯比其他廠的細(xì)小，它叫自已做14nm，TSMC有點(diǎn)厚道，知道自已的邏輯單元大一截，不好意思跟著叫14nm，所以叫自已的做16nm。

　　三 星其實(shí)在偷雞，技術(shù)上應(yīng)該是28nm，之后到20nm，再到14nm。他們跳過(guò)了20nm，直接叫自已做14nm，讓外界以為他們?cè)诩夹g(shù)追上Intel。 不過(guò)也不能說(shuō)三星完全講大話(huà)，在20nm和14nm之間，邏輯單元其實(shí)是同樣大小，最重要的分別是改用FinFET技術(shù)，即外界說(shuō)邏輯單元結(jié)構(gòu)上從平面轉(zhuǎn) 為3D。FinFET與舊平面技術(shù)的差異太技術(shù)性，我說(shuō)了也沒(méi)有人聽(tīng)得明白，總之就是更省電，更高速吧。

　　這次iPhone 6S里面的A9，三星用是14nm第一代的14LPE技術(shù)，而TSMC則是用16nm第二代的16FF+技術(shù)。在半導(dǎo)體業(yè)界中，TSMC的16FF+比三 星的14LPE省電20%，基本上是公開(kāi)的秘密。主要是因?yàn)門(mén)SMC比三星的leakage做得更好，在電路靜止時(shí)電力流失較少，畢竟TSMC在晶片上的 絕緣體（substrate）制作上，累積了20nm的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。三星抄捷徑跳過(guò)20nm，到最后始終要交學(xué)費(fèi)的。三星第二代的14LPP技術(shù)，應(yīng)該可以 與16FF+看齊，不過(guò)量產(chǎn)進(jìn)度出了問(wèn)題，所以三星只好用14LPE頂硬上。

　　雖 說(shuō)理論上16FF+比14LPE省電，但從來(lái)沒(méi)有辨法可以證實(shí)。正常公司同一塊晶片，不可能出現(xiàn)兩個(gè)不同版本，因?yàn)椴缓铣杀拘б妗２煌荒苤苯颖容^， 因?yàn)槭‰娕c否，還有很多其他設(shè)計(jì)因素。晶片制作成本十分昂貴，在電路的計(jì)設(shè)成本之外，制作一個(gè)晶片模（mask）要花幾百萬(wàn)美元，只能在用一間工廠上生 產(chǎn)，轉(zhuǎn)換工廠因?yàn)槲镔Y規(guī)格不同，晶片模要全新重制。只有蘋(píng)果這樣有錢(qián)的公司，才會(huì)把用一塊晶片做兩次，交給兩間不同工廠去生產(chǎn)。A9可以說(shuō)是半導(dǎo)體行業(yè) 中，極觸目的技術(shù)比拼，相信很快便有更詳細(xì)的測(cè)試，把TSMC和三星的技術(shù)徹底分析。

　　這次“晶片門(mén)”危機(jī)，蘋(píng)果很有可能沒(méi)有什么損傷，畢 竟買(mǎi)iPhone的人買(mǎi)的是蘋(píng)果品牌，不會(huì)關(guān)心里面用那間工廠的CPU，而實(shí)際使用上亦沒(méi)有大分別。只是蘋(píng)果本來(lái)可以很輕易避開(kāi)這個(gè)危機(jī)，A9出貨量大要 兩間工廠一起生產(chǎn)才足夠供應(yīng)，但可以iPhone 6S用TSMC，而電池較大的6S Plus用三星。兩臺(tái)電話(huà)組件有太多不同，不應(yīng)該拿來(lái)跑分直接比較，便不太會(huì)出現(xiàn)這次的問(wèn)題。

　　蘋(píng)果自Steve Job教主去世后，其產(chǎn)品質(zhì)量控制屢次出現(xiàn)的問(wèn)題，在以前是絕對(duì)不會(huì)發(fā)生的。雖然蘋(píng)果iPhone仍然熱買(mǎi)，它仍然是世上最有錢(qián)的公司，但感覺(jué)已經(jīng)完全不同，沒(méi)有教主年代的霸氣，反而似十年前剛剛開(kāi)始盛極而衰的微軟。