蘋(píng)果A14、A15處理器用了5nm、3nm工藝又如何？成本只會(huì)更貴                








在之前的一篇有問(wèn)有答中，我們解釋過(guò)先進(jìn)半導(dǎo)體工藝對(duì)CPU性能的影響，通常來(lái)說(shuō)制程工藝越先進(jìn)，芯片晶體管集成度越高，核心面積越小，成本越低，而性能會(huì)更強(qiáng)，不過(guò)這個(gè)說(shuō)法是針對(duì)單一芯片而言的，如果放到全局來(lái)考慮就不一樣了。



臺(tái)積電、三星此前都宣布了5nm EUV工藝，據(jù)悉蘋(píng)果明年的A14處理器就會(huì)用上5nm EUV工藝，再下一代可能就是3nm工藝了，但是使用先進(jìn)工藝的代價(jià)也是極高的，雖然晶體管密度會(huì)有數(shù)倍提升，但是總的芯片成本也從會(huì)16nm工藝的16美元左右增長(zhǎng)到30美元。

在全球半導(dǎo)體制造廠(chǎng)商中，有能力也有資金進(jìn)軍10nm以下節(jié)點(diǎn)的工廠(chǎng)就剩下英特爾、臺(tái)積電、三星了，其中英特爾是自產(chǎn)自銷(xiāo)，代工廠(chǎng)商只有三星、臺(tái)積電可選，這兩家公司在下一代工藝上也競(jìng)爭(zhēng)激烈，工藝路線(xiàn)圖已經(jīng)規(guī)劃到了5nm、3nm級(jí)別，而且用于建廠(chǎng)的投資都是200億美元級(jí)別的，投資巨大。
即便是進(jìn)入到5nm、3nm工藝，制程提升帶來(lái)的性能進(jìn)步越來(lái)越小，臺(tái)積電、三星公布的5nm工藝晶體管性能提升只有15-20%左右的水平，而摩爾定律的失效引發(fā)的問(wèn)題不只是性能提升不盡如人意，還有成本的大幅上漲，這個(gè)問(wèn)題可能比性能提升更麻煩。

IBS公司此前基于蘋(píng)果A系列處理器做過(guò)模擬，預(yù)估蘋(píng)果在升級(jí)到10nm、7nm、5nm及3nm工藝之后的A系處理器晶體管密度、芯片面積、芯片成本等問(wèn)題，其中16nm工藝下，芯片核心面積及約為125mm2，晶體管數(shù)量33億，每個(gè)晶圓毛產(chǎn)量478片，凈產(chǎn)量是359.74篇，晶圓報(bào)價(jià)是5912美元，算下來(lái)每10億晶體管成本約為4.98美元，核心成本則是16.43美元。 從16nm到10nm到5nm再到3nm，晶體管一路提升，從16nm的33億增長(zhǎng)到3nm的141億，晶體管密度是不斷增加的，同時(shí)蘋(píng)果處理器的核心面積會(huì)縮小，不過(guò)10nm之后會(huì)維持在83-85mm之間，也導(dǎo)致每片晶圓產(chǎn)出的核心數(shù)量穩(wěn)定在510到540片左右。
但是制程工藝越先進(jìn)，難度越來(lái)越高，導(dǎo)致晶圓代工的價(jià)格大幅上升，從16nm工藝的5912美元一路漲到7nm的1萬(wàn)美元再到3nm工藝的1.5萬(wàn)美元，這也導(dǎo)致了5nm、3nm工藝的芯片成本漲到24、30美元，其中3nm工藝下接近16nm工藝成本的兩倍了。
考慮到16nm到3nm工藝之間歷經(jīng)多代工藝升級(jí)，兩倍成本似乎不是不能接受，但是要考慮到電子產(chǎn)品在摩爾定律的支持下原本是要快速降低成本的，隨著時(shí)間的推移，電子產(chǎn)品價(jià)值也是在降低的，所以芯片成本翻倍上漲對(duì)蘋(píng)果以及其他廠(chǎng)商的考驗(yàn)是非常大的。

此外，這里談的還是芯片的制造成本，研發(fā)成本也是隨著工藝進(jìn)步大幅提升的，專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站Semiengingeering之前刊發(fā)過(guò)一篇文章，介紹了不同工藝下開(kāi)發(fā)芯片所需要的費(fèi)用，其中28nm節(jié)點(diǎn)上開(kāi)發(fā)芯片只要5130萬(wàn)美元投入，16nm節(jié)點(diǎn)需要1億美元，7nm節(jié)點(diǎn)需要2.97億美元，到5nm節(jié)點(diǎn)就是5.4億美元了，3nm工藝的設(shè)計(jì)費(fèi)用現(xiàn)在還是未知數(shù)，按照這個(gè)比例算下去漲到10億美元也不是不可能。
如果算上研發(fā)、設(shè)計(jì)、流片等成本，未來(lái)5nm、3nm工藝的芯片成本恐怕要高到讓人咋舌了，能夠跟進(jìn)最先進(jìn)工藝的廠(chǎng)商只會(huì)越來(lái)越少。











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