台積電為什麼完勝三星?一顆 iPhone 處理器解密張忠謀 6 年布局

作者 | 發布日期 2015 年 10 月 17 日 12:00 | 分類 iPhone , Samsung , 晶片 follow us in feedly
天下雜誌 配圖

新款蘋果 iPhone 6s 和 6s Plus,首度由兩家廠商代工蘋果自行設計的處理器 A9,也就是台積電和三星。此事台灣科技業、股民人盡皆知。直到著名的美國網站 iFixit 拆解兩款蘋果剛上市手機,發現台積電和三星製造的 A9 處理器,型號竟然不同,且可輕易辨識之後,全球才引發一股實測「台積貨」與「三星貨」效能差異的熱潮。



全球網友並驚訝的發現,依播放影片、跑測試軟體等不同方法,台積版處理器最高可比三星版省上近 30% 的電力。

之後在香港與其他國家掀起的拒買「三星貨」聲浪,逼著蘋果出面回應。蘋果發給美國著名科技網站 Techcrunch 的官方聲明為:「部份實驗室讓處理器維持高負載狀態,直到電力耗盡。這不符合真實生活的情境……我們的測試數據以及顧客資料(註:監測已售出的蘋果手機)顯示,採用所有不同零件 iPhone 6s 和 6s Plus 的真實電池壽命差異,差異僅在 2-3% 之間。」

但 Techcrunch 指出,蘋果以所有消費者的平均使用情境來看省電效能並不盡合理。因為不間斷的打手機遊戲、看影片,可能正是某些科技重度使用者的「一般情境」,而那群人正是最在乎電池續航力的一群。

為什麼台積電製程在高負載狀態,能較對手大幅省電?

一名不願具名的電機系教授表示,台積電針對最新的 16 奈米 FinFET 製程,曾發表 16 篇技術論文;但從中看不出能大幅省電的端倪。但這不令人意外,台積電實際量產製程的性能,原本就常較公開資料要佳,「他本來就會留一手。」

他依學理分析,過去業界的努力方向,是致力於減少待機時的電力流失。但這回看來,台積電全新製程的強項是在高負載,能以更少的耗電量讓電晶體運作,「這就非常厲害」。

然而,不少人質疑,三星是 14 奈米製程,較台積電的 16 奈米製程為小。理論上,不是半導體製程更微小更省電嗎?

其實,這牽扯到台積電、三星兩強之爭,一段暗潮洶湧的角力過程。

一名台積電前高階主管,曾向《天下雜誌》透露,台積電用於蘋果的 16 奈米 FinFET 製程,原本打算稱為 20 奈米 FinFET。因為該製程的電晶體最小線寬(half-pitch)與量產的前一代 20 奈米 CMOS 製程差不多,只是換上革命性的超省電 FinFET 電晶體。

但客戶反應,你這個製程跟三星幾乎一樣,但三星叫 14 奈米,你叫 20 奈米。拿到市場賣,採用台積電製程的產品,很容易被認為落後三星一個世代而吃悶虧。

台積電從善如流,不久後改名,但只敢叫 16 奈米。「我們至少有點良心,不敢(像三星)那樣隨便叫,」這位台積電前高層苦笑說。

回顧半導體製程歷史,過去的技術世代都謹守摩爾定律──一年半到兩年之間,電晶體最小尺度的線寬縮小 0.7 倍(面積縮小 0.49 倍,差不多是二分之一)。由國際組織──國際半導體技術藍圖聯盟(ITRS)統籌,帶領業界齊步走。

台積電過去也行禮如儀,90 奈米、65 奈米、45 奈米的依續下去。

但在到了理應 2010 年上路的 32 奈米。當時剛回鍋擔任執行長的張忠謀突出奇招,跳過 32 奈米,推出電晶體面積小了 20% 的 28 奈米技術世代,效能、成本遠勝對手的 32 奈米產品。

三星、IBM、格羅方德陣營措手不及而步調大亂,28 奈米因此成為台積電史上最賺錢、稱霸時間最長的一個世代。

這是向來以深思、戰略著稱的張忠謀,較不讓一般人熟悉的戰術面。

有此先例,這回三星「跳過」20 奈米,直攻 14 奈米 FinFET,也只能算是「以彼之道,還施彼身」的一次成功反擊。

然而,2016 年的 A10 未來一役,三星卻可能全盤皆輸。

張忠謀 4 年前宣布台積電要跨入封裝領域,當時震驚業界。但現在證明成果豐碩,台積電最先進的整合扇出型(InFO)晶圓級封裝,可望首度應用在 A10 處理器。

花旗證券分析師 Roland Shu 在最新一篇報告表示,InFO 業務應該短期內很難賺錢,但卻可以讓台積電建立與對手三星的差異化。如果明年推出的蘋果 iPhone 7 的 A10 處理器採用 InFO 技術,基於 InFO 技術為台積電獨家擁有,「台積電極有可能拿下壓倒性比例的 A10 訂單」。

一名與台積電關係密切的相關業者也指出,台積電已確定靠著 InFO 技術,擊敗三星,拿下全部 A10 訂單。去年,台積電以 8,500 萬美元向高通買下的龍潭廠,即規劃為 InFO 專用廠。目前已快馬加鞭的裝機、測試,預計明年第 2 季將開始量產,迎接 A10 訂單。

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(本文由 天下雜誌 授權轉載) 

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