蘋果A系列晶片10年電晶體數量成長19倍成本成長2.6倍
近日,Creative Strategies 執行長兼首席分析師Ben Bajarin 發布報告稱,對於每個新的半導體製程節點,台積電都會向蘋果收取更高的每片晶圓費用,因此價格從A7 處理器的28nm 晶圓的5000 美元上漲到A17 和A18 系列處理器的3nm 級晶圓的18000 美元。
Bajarin 指出,隨著蘋果A 系列晶片的發展,它們的電晶體數量一直在增加,從A7 的10 億個開始,到A18 Pro 的200 億個(A17 Pro是190億個),增幅達到了19倍。因為核心和功能的數量也有所增加:2013 年,A7 配備兩個高性能核心和一個四集群GPU,而到2024 年,A18 Pro 配備兩個高性能核心、四個能源效率核心、一個16 核心NPU 和一個六叢集GPU。
基於對台積電生產的蘋果A系列處理器隨時間變化的詳細價格/晶片/密度分析可以發現,從A7 到A18:製程從28nm 發展到3nm, 最顯著的收縮發生在早期(28nm → 20nm → 16nm /14nm)- 電晶體數量從10 億個(A7) 穩定增加到了200億個。
Bajarin 表示,A系列處理器針對智慧型手機,它們的晶片尺寸保持相對穩定,各代處理器的晶片尺寸在80 到125 平方毫米之間。這是由於台積電最新的製程技術促進了電晶體密度的穩定成長。
最顯著的電晶體密度增加發生在早期節點,例如從28nm 到20nm 再到16nm/14nm 的躍遷。然而,最近的製程技術(N5、N4P、N3B、N3E)的密度改進速度較慢。所以,電晶體密度改善的峰值期發生在A11(N10,10nm 等級)和A12(N7,7nm 等級)附近,分別增加了86% 和69%。最近的晶片,包括A16 到A18 Pro,顯示密度提昇明顯放緩,而這主要是由於SRAM 縮放速度較慢。
然而,儘管回報遞減,Bajarin 指出,生產成本卻急劇上升。矽片價格從A7 的5,000 美元攀升至A17 和A18 Pro 的18,000 美元,而每平方毫米的成本從0.07 美元上漲至0.25 美元,增幅達到了約260%!
Bajarin 表示,他的資訊來自第三方供應鏈報告,而製作報告的公司在台積電有消息來源。 Bajarin 也透過他自己的消息來源對某些因素進行了三角測量。總的來說,列出的台積電定價看起來或多或少與先前的報告一致,儘管我們應該始終對非官方資訊持保留態度。
讓蘋果更難的是,其最新一代處理器(A18 和M4 系列除外)的效能提升也放緩了,因為使用最新架構更難提取更高的每週期指令(IPC) 吞吐量。儘管如此,蘋果還是設法在每一代產品中保持每瓦性能的提升。