苹果的A系列智能手机处理器从A7(28纳米)发展到A18 Pro(3纳米),在核心数量、晶体管数量和功能方面都有显著的提升。随着每个新节点的推出,台积电向苹果收取的每片晶圆的价格也在增加,从A7处理器的28纳米晶圆的5000美元增加到A17和A18系列处理器的3纳米晶圆的18000美元。
这是根据Creative Strategies的首席执行官兼首席分析师本·巴贾林的报告。 本·巴贾林指出,随着苹果A系列芯片的发展,其晶体管数量一直在增加,从A7的10亿增加到A18 Pro的200亿。 这是有道理的,因为核心数量和功能也在增加:2013年,A7拥有两个高性能核心和一个四集群GPU,而2024年,A18 Pro拥有两个高性能核心、四个节能核心、一个16核NPU和一个六集群GPU。
从A7到A18,苹果的A系列处理器经历了从28纳米到3纳米的发展过程。 最显著的缩小发生在早期,例如从28纳米到20纳米,再到16纳米/14纳米。 晶体管数量从A7的10亿稳步增加到A18的200亿。
A系列处理器面向智能手机,其芯片尺寸相对一致,跨代在80到125平方毫米之间。 这是通过台积电的最新工艺技术实现的晶体管密度稳步增加。 最显著的晶体管密度增加发生在早期节点,例如从28纳米到20纳米,然后到16纳米/14纳米。
然而,最近的工艺技术(N5、N4P、N3B、N3E)显示出密度提升放缓。 晶体管密度提升的高峰期出现在A11(N10,10纳米级)和A12(N7,7纳米级),分别增长了86%和69%。 最近的芯片,包括A16到A18 Pro,显示出密度提升的明显放缓,主要是由于SRAM缩放速度变慢。
尽管回报递减,本·巴贾林指出生产成本急剧上升。 晶圆价格从A7的5000美元攀升到A17和A18 Pro的18000美元,而每平方毫米的成本从0.07美元增加到0.25美元。 本·巴贾林表示,他的信息来自一份第三方供应链报告,该报告的公司有台积电的内部消息来源。 本·巴贾林还通过自己的消息来源对某些因素进行了验证。 总的来说,列出的台积电定价与之前的报告大体一致,尽管我们总是应该对非官方信息持谨慎态度。
对苹果来说,更困难的是,其最新几代处理器的性能提升也放缓了(A18和M4系列除外),因为从最新架构中提取更高的每周期指令(IPC)吞吐量变得越来越困难。 尽管如此,苹果还是设法在每一代中保持了性能/瓦特的提升。
根据广泛引用的行业报告,台积电总是向客户出售带有可售和不可售芯片的晶圆,而不仅仅是可售芯片。 因此,从晶圆中获得的芯片数量取决于制造良率。 较高的良率可以生产更多的芯片,而较低的良率则会导致更少的芯片。 这种基于良率的可变性影响了晶圆对客户的成本效益。 然而,这里有一个重要部分:台积电保证在生产开始前尝试达到一定的良率目标。 如果实际良率大幅低于目标,例如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。 这些条款旨在向客户保证台积电的可靠性以及其高成本晶圆的价值。
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其良率,因此从成本角度来看,苹果比其他台积电客户处于更好的位置。 此外,有传言称苹果是台积电唯一按芯片而不是按晶圆支付台积电的客户。 如果属实,这将使苹果与其他台积电客户进一步区分开来。