台积电3纳米晶圆10年内上涨3倍

科技   2025-01-06 08:59   北京  

苹果的A系列智能手机处理器历经从A7(28纳米)到A18 Pro(3纳米)的显著发展,不仅内核、晶体管数量大幅增加,功能也日益丰富。据Creative Strategies的首席执行官兼首席分析师Ben Bajarin透露,随着台积电每个新节点的推出,苹果所需支付的每片晶圆费用水涨船高。具体而言,搭载A7处理器的28纳米晶圆价格为5,000美元,而到了搭载A17和A18系列处理器的3纳米晶圆,价格已飙升至18,000美元。

Bajarin指出,苹果A系列芯片的晶体管数量一直呈上升趋势,从A7的10亿个晶体管跃升至A18 Pro的200亿个。这一增长势头与芯片核心和功能的增加相辅相成。2013年,A7还仅配备两个高性能核心和一个四集群GPU,而到了2024年,A18 Pro已拥有两个高性能核心、四个节能核心、一个16核NPU以及一个六集群GPU。

尽管A系列处理器面向智能手机,但其芯片尺寸始终保持相对一致,各代芯片尺寸在80至125平方毫米之间波动。这主要得益于台积电最新工艺技术的推动,使得晶体管密度稳步提升。

晶体管密度的显著提升主要发生在早期节点,如从28nm过渡到20nm,再到16nm/14nm。然而,近期的工艺技术(N5、N4P、N3B、N3E)则显示出密度提升放缓的趋势。特别是在A11(N10,10nm级)和A12(N7,7nm级)之后,密度提升的幅度明显减小,最近的芯片,包括A16到A18 Pro,也受到了SRAM扩展速度较慢的影响。

尽管收益递减,但生产成本却大幅上升。晶圆价格从A7的5,000美元飙升至A17和A18 Pro的18,000美元,每平方毫米的成本也从0.07美元上涨至0.25美元。Bajarin表示,他的信息来源于第三方供应链报告,该报告的制作公司在台积电有消息来源,他还通过自己的消息来源对某些因素进行了验证。

值得注意的是,最新一代处理器的性能提升速度也有所放缓(A18和M4系列除外),因为使用最新架构提取更高的每周期指令(IPC)吞吐量变得更加困难。尽管如此,苹果仍设法保持了每一代处理器的每瓦性能提升。

Bajarin告诉Tom’s Hardware:“鉴于获得IPC增益的难度加大,但我们要尽可能提高效率,即使这会增加与面积相关的成本,这也是一种可行的每瓦性能增益策略。”

广为引用的行业报告显示,台积电向客户出售的晶圆包含可销售和不可销售的芯片。因此,从晶圆中产生的芯片数量取决于制造良率。良率越高,每片晶圆产生的芯片越多;良率越低,则相反。这种基于良率的变化会影响晶圆对客户的成本效益。不过,台积电在开始生产之前会努力实现一定的良率目标,以保障客户的利益。

如果实际良率大幅下降,比如10%到15%,台积电可能会向受影响的客户提供财务补偿或折扣。这些条款旨在让客户对台积电的可靠性及其高成本晶圆的价值感到放心。

作为最新工艺技术的顶级客户,苹果有机会调整制造工艺以降低缺陷密度并提高产量,因此在成本方面相较于台积电的其他客户处于更有利的地位。此外,有传言称苹果是台积电唯一按芯片而非晶圆支付费用的客户。如果这一传言属实,那么苹果与其他台积电客户之间的差距将进一步拉大。

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