如何看待蘋果晶元門事件中台積電晶元勝過三星？

12-24

今年在 iPhone 6s 的 A9 晶元中，蘋果公司同時使用了三星和台積電代工的晶元產品。其中由台積電代工的晶元使用了 16 納米的製程，而三星代工的A9晶元則採用了 14 納米的工藝。但是，為何台積電的 16 納米製程在能耗上是優於三星的14納米製程？
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又有新聞：
iPhone 6s處理器新測試：三星14nm版A9逆襲|A9|三星

@大黑旗的答案寫的很多，但這位同學似乎並不了解電子產品的開發和生產過程，可能也沒有去過工廠，答案中的幾點說法會誤導大家。所以做過駐廠工程師和駐廠碼農的豹紙同學點了反對以後還要說幾句。

所謂「新老包裝，隨機發貨」的模式在所有廠商的產品中都是被廣泛應用的，是 Lean operation 的一個重要部分，並不是一種「搬起石頭砸自己的腳」的做法。隨手找任何兩件同樣型號的產品，拆開來看，同一個位號的元件很大一部分都不是一樣的，比如說某個位置上的電容，這一台是 Samsung 的，那台可能就是 Murata 的。當然這不僅限於電阻電容，研發水平、生產工藝水平和管理水平越高的廠家，混用元件的級別就會越高（從無源元件到通用集成電路，到機殼甚至 ASIC）。這麼做的初衷有幾點：

1. 解決缺料問題，在量產鋪貨時 lead time 不會成為產能的瓶頸。
2. 供應鏈管理上給予供應商一定配額，形成對供應商的管理（如更大的議價空間），不至於受制於人。

理想的情況是所有元件，從 CPU 到機殼到包裝，只要不是由「戰略合作夥伴」級別的供應商提供的物料，都有兩種甚至更多的來源。這樣就能讓生產計劃更加靈活地適應訂單要求，並且從供應商那拿到合算的價格，達到利益的最大化。所以在生產部門強勢的公司里，研發部門得到的要求常常是「在開發過程中對至少 dual source 進行設計，並測試所有組合」。而供應鏈管理出身的 Tim Cook 做了 CEO，想必已經給設計和開發部門下達了這樣的死命令吧（笑）。按照 Apple 的能力，給 SoC 做 dual source 也並不是不可能啊——這不已經做出來了嗎？

而山寨小作坊只有 single source 的，供應商一缺貨就會很慘，某地經常有「一顆 1USD 的 microcontroller 被炒到 120RMB 仍然一片難求」的新聞爆出。所以如果不想受制於人，物料來源越多越好。

高票答案中提到：

1.產品品質不均的問題（就是這次晶元門本身）

兩種晶元顯然都經歷的完備的開發測試流程，至少 Apple 的開發、市場和質量部門並不認為這種做法對他們絕大多數的客戶來說會是「品質不均」。當然對於「玩家」或評測媒體來說，任何的差異都會無限放大。

2.在設計和生產上都會造成麻煩。因為這次由於工藝的不同，兩個版本晶元的大小都不一
樣，三星版是96平方毫米，TSMC版是105平方毫米。而晶元面積是一個很重要的參數，更小的晶元就意味著更小的主板，而更小的主板就意味著手機可以更
輕更薄，或者有更大的電池，歸根到底就是更「餓妹子嚶」，這也是廠商們對先進位程趨之若鶩的原因之一。而如果這代iPhone居然混用兩種不同面積的芯
片，就說明在主板面積的利用上沒有做到最好，這對於一個視設計為生命的公司尤其難以理解。而在生產時，兩種規格的元件也會增加工人的學習成本，降低生產效
率。

我沒看到實物，但是晶元大小和封裝大小是兩回事，尺寸不同的晶元有 pin-to-pin 的相同封裝並不是很困難的事情。在生產關係中，作為強勢一方的 Apple 估計給 TSMC 和 Samsung 提出的規格要求里已經限定了同一種封裝吧。這是定製件，不是 open market 買來的。封裝一樣的話，上面這一段所有的說法都不成立。

退一萬步，就算 Apple 的研發部門膽敢挑戰 DFM（Design for Manufacture）的要求，做了兩個大小不同的封裝，一個105一個96，這段話的解釋也是瞎扯，以現階段的水平， $9{ m mm}^2$ 的面積（3mm x 3mm嗎？No，哪會是正正好好的正方形！）除了對 mechanical 件有影響以外，在電路和電池尺寸上毫無意義，這點主板面積並不是很有利用價值。所謂「視設計為生命」不過是廣告詞，而且這裡的設計指的是外觀設計和軟體設計，內部設計要的是最合理，不是「最極致」。什麼是合理？簡單可靠便宜。在生產時，兩種規格的元件並不會增加工人的學習成本，因為這根本就不是手工作業的（如果A9是手工焊接的，大家的 iPhone 都好扔了），只要給貼片機編好程序上好料就可以了……

3.系統在針對兩種處理器進行優化時也會有所區別，無形中增加了ios系統的版本數。

優化個毛！這晶元是 Apple 設計的，指令集一樣架構一樣頻率一樣什麼都一樣請問怎麼優化？？速度和功耗是工藝差別，軟體無能為力……（或者學微軟把 x86 和 arm 的二進位放在一個文件里，iOS 的 App 也分別為兩個 SoC 編譯兩次？）

答案中下面這一段就更搞笑了：
統計學的基本原理告訴我們，大量隨機事件的結果應該逼近期望（即兩種晶元的供貨比例）才對
生產用的物料是有包裝有批次的，比如這 SoC 是 8000 個一盤，上料生產的話連續 8000 個都是同樣的 SoC，不是 Samsung 就是 TSMC，而不可能兩種都有。然後連續耗了 100 盤，這 800 000 台 iPhone 6S 都是同一種 SoC 的！然後流水作業，包裝裝箱，發到幾家店裡，那幾家店裡某種比例高是很正常的，因為這絕不是平均分布的隨機量！！我想 Apple 不會無聊到把所有生產出來的東西裝到大彩票箱里去混一混再運到店裡吧？

這個事情非常有意思，我們一起來看一下。

首先要討論的是，TSMC版和三星版晶元到底有沒有差異？

答案是當然有。

因為兩家公司的製造能力有差異，使用的製程工藝也不同，TSMC版和三星版晶元的差異必然是存在的。只是之前大家普遍預期三星版由於採用了較先進的14nm FinFET工藝，要優於採用16nm工藝的TSMC版，然而現在來看情況恰恰相反。雖然因為這代iPhone核心部件（處理器、屏幕、RAM、ROM）版本太多導致單一的對比評測說服力不強，但目前全球多個獨立評測都得到TSMC版能效大大優於三星版的結論，暫時沒有相反的結果，同時二者耗電量的差值和處理器負載有明顯的正相關性，應該可以排除其他部件差異的影響。而且我們知道，手機中屏幕、處理器、感測器和通信模塊三者都是用電大戶，如果說評測中耗電量的差異都是由處理器不同導致的，那麼二者能效的差距絕非一點半點，按照最高30%左右的續航差異估算，很可能兩種處理器在滿載時功耗差距至少有50%以上，甚至接近一倍，這是很驚人的。事實上，也正是因為有這麼明顯的差異，所以這次「晶元門」出現才合邏輯，具體我們下文再說。

很多人認為，同樣的晶元設計，產品差異卻如此大，說明三星的技術不如TSMC。這種說法是一個誤解，其實晶元的設計和製作工藝聯繫非常密切，很難完全分割開。一個完整的晶元設計，一定包含了對製造工藝的要求。也就是說，按照16nm設計的晶元不能直接拿到14nm生產線上生產。而蘋果最初「同樣的設計」只是一個框架性的藍圖，進入代工廠後，雙方的工程師還會合作針對自家的工藝特點進行大量優化和修改。這個過程往往要持續幾個月的時間，經過幾次試產驗證後才會定型量產。因此，兩家最終生產的版本，在設計上就已經不同了。應該說，三星的14nm FinFET工藝理論上是更先進的，而且早在半年前就經過了S6上Exynos 7420（這款晶元無論是性能還是功耗上都吊打高通的驍龍810）大規模量產的檢驗，應當是可靠的，不然蘋果也不會放心的把大把訂單交給它。至於三星版a9的高能耗到底是哪個環節出了問題，外人無從判斷，只有蘋果和三星自己清楚。

看到很多評論在分析這次「晶元門」原因時都在說兩家工廠代工，性能很難統一，以至於品控出了問題云云。這種說法看似有理，其實大謬。因為上面說過了，兩家代工廠使用的製程本來就不一樣，之後原始設計也經過修改變得不同，性能出現差異是理所當然的，沒差異才不正常。蘋果又不是羅永浩這種第一次做手機的「雛兒」，在它決定把訂單交給兩家工廠時，就清楚的知道自己最終會得到兩種不同的處理器。蘋果也不是沒有處理這類問題的經驗，5s時代的a7晶元也是三星和TSMC兩家代工，就沒有出任何問題，因為當時是按照產品劃撥原料（iPhone上的晶元由三星代工，iPad上的晶元由 TSMC代工）的。

所以這次出現問題的原因只有一個，那就是這次在同一類產品上使用了兩種處理器，且在銷售時沒有任何區分。然而這種「新老包裝，隨機發貨」的模式本身就太奇怪了，不可能是蘋果的初衷。因為這樣做對它沒有任何好處，卻至少會產生三個大問題：

1.產品品質不均的問題（就是這次晶元門本身）

2.在設計和生產上都會造成麻煩。因為這次由於工藝的不同，兩個版本晶元的大小都不一樣，三星版是96平方毫米，TSMC版是105平方毫米。而晶元面積是一個很重要的參數，更小的晶元就意味著更小的主板，而更小的主板就意味著手機可以更輕更薄，或者有更大的電池，歸根到底就是更「餓妹子嚶」，這也是廠商們對先進位程趨之若鶩的原因之一。而如果這代iPhone居然混用兩種不同面積的晶元，就說明在主板面積的利用上沒有做到最好，這對於一個視設計為生命的公司尤其難以理解。而在生產時，兩種規格的元件也會增加工人的學習成本，降低生產效率。

3.系統在針對兩種處理器進行優化時也會有所區別，無形中增加了ios系統的版本數。

因此，這種情況應該是蘋果不得已而為之的，它的出現有更深一層的原因。

我們再看另一個有趣的現象。那就是雖然iPhone6s和iPhone6s plus都是「隨機發貨」的，但兩種晶元的分布卻有明顯的區別（iPhone6s里TSMC版本更多，iPhone6s plus里三星版本更多），甚至不同國家的版本分布也不同。如果蘋果在生產時就是隨機提供元件的，這種現象就很難解釋。因為兩種iPhone的產量都是異常之大，統計學的基本原理告訴我們，大量隨機事件的結果應該逼近期望（即兩種晶元的供貨比例）才對。唯一合理的解釋就是，在蘋果的設計中，iPhone6s和iPhone6s plus的元件仍然是不同的，但在生產過程中隨時間出現了調整，以至於出現了四種版本共存卻比例不同的情況。而由於不同國家是按照出廠時間有計劃地大批備貨的，那麼出現版本上的差異就很好解釋了。

那麼最終的真相就呼之欲出了：和a7時代一樣，蘋果在設計之初，仍然是以產品類型劃撥元件的。最初的設計應該是iPhone6s使用三星版（因為三星版面積更小），iPhone6s plus使用TSMC版本，然而生產了一段時間之後，蘋果發現三星版晶元的功耗實在高的離譜，以至於iPhone6s的續航比上代還短，只好臨陣換將，修改設計，將三星版放在了電池容量更大的plus上。

寫到這裡我突然想起業界兩則傳聞：

年初時傳言三星獲得a9大半訂單三星從台積電手中虎口奪食，搶下大半A9處理器訂單

然而幾個月後又有傳言台積電奪回了a9大半訂單三星14nm良率不佳,台積吞蘋果A9訂單大增

當時說原因是良率問題，但這看起來並不合理，因為三星的工藝經過了Exynos 7420量產的檢驗，並且按照蘋果的作風似乎也不會僅僅為了提高良率（即降低成本）就做出這樣貽害深遠的決定。

大家都知道，iPhone6s的出貨量是大於plus的，誰的晶元用在iPhone6s上，誰就是「大半訂單」——和我們上面的分析完美印證。

當然，以上只是個人的推測。想驗證其實也很簡單，只要繼續觀察各版本iPhone的比例即可。按照上面的分析，如果我的猜測是正確的，隨著庫存降低和新出廠產品的鋪貨，三星版6s和TSMC版plus都會下降。所以想入手新iPhone的同學，如果計劃買6s可以先觀望，因為優質的TSMC版比例會上升，而垂涎plus的話最好趕快出手，買到TSMC版的機會不多了。

而至於已經買到三星版iPhone6s的同學，你們可能買到了蘋果自己都認為需要改進的「早期版本」，請保護好它，幾十年後說不定會升值吶。

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十月十五日補充：
看到題主更新了問題，補充了一篇三星版「逆襲」的評測。剛才又特意在貼吧和微博搜了一下用戶實際使用的對比晒圖，基本可以確定，在高負載，尤其是玩大型遊戲時，TSMC版本續航優勢明顯，一般都在20%~40%之間。評測機構畢竟五花八門，裡面利益複雜，結論有時反而不如普通用戶使用來的可靠。但需要注意的是，在輕負載或者待機狀態下，兩者幾乎沒有差別，這和評論中一些同學的體驗是一致的。這應該是因為ios系統的電源管理策略十分給力有效，而且5s之後蘋果在soc中嵌入了「M系列協處理器」，待機狀態下很多任務實際是由它完成的（比如與感測器聯繫，siri值班等等），而處理器則處於關閉狀態，自然不會對續航產生影響。從這一點說，蘋果官方所謂「只有2%-3%的差異」也不是完全信口開河。所以平時主要聊聊微信、聽聽音樂、發發自拍的妹子們實在不必糾結於處理器版本，而對於重度玩家來說，不管是三星版還是TSMC版，電池都是不夠用的，不帶充電寶你也敢出門？
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十月十五日第二次補充：

看到熱心知友@大灰灰專門寫了一篇答案，提出了不同的看法。但有些部分我並不同意，另一些地方他可能誤會了我的意思，所以在這裡回應一下，也歡迎其他同學一起討論。

首先，大灰灰同學詳細介紹了大公司選擇兩家或者更多供應商的原則和目的。對此我完全贊同。單請注意，我從來都沒有討論蘋果選擇兩家公司代工A9晶元這件事本身，我感興趣的是在這種情況下為何蘋果要混用兩種處理器，因為按照產品類別給6s和plus分別選擇一種版本是明顯更合理的辦法。處理器是智能手機的核心部件，很大程度上決定了用戶體驗，和電容、電阻、螺絲釘之類不具有可比性。同時，半導體代工有其特殊性，不同公司不同工藝最後一定會得到不同性能的產品，強勢如蘋果也不可能改變這種情況（這次的晶元門反過來也證明了這一點）。參考蘋果以前在A7上的處理，以及其他公司的做法（比如早年IBM兼容機同時採購Intel和AMD的同型號CPU，以及近年三星旗艦處理器的雙版本），生產商根據處理器對最終產品做出型號上的區分是正常現象。

其次，大灰灰同學提出了Die面積和封裝規格的問題。的確，我也沒有見過實物，所以無法回答到底晶元尺寸是否一樣。但是大灰灰同學提到「封裝一樣的話，上面這一段所有的說法都不成立」，我則不能苟同。因為A9是自製晶元，封裝規格本身也是由蘋果提出的。我們完全可以把主板設計和封裝規格的制定看作是一項統一的工作，如果三星版晶元可以封裝的更小，但蘋果沒有這樣做，這件事本身和「三星版的封裝更小，但蘋果混用了」在邏輯上的區別不是很大。而9平方毫米的差值雖然不是很大，但也絕不是毫無價值。因為封裝時邊角會留有餘量，封裝後的實物差別會變大，對主板布局和走線的影響則更大。而看看蘋果前幾代的晶元即使製程升級，一般兩代間的差值也只有十幾平方毫米（大家感興趣可以自行百度）。

第三，大灰灰同學認為系統是無法針對晶元進行優化的，「指令集一樣架構一樣頻率一樣什麼都一樣請問怎麼優化？？速度和功耗是工藝差別，軟體無能為力」。這在我看來明顯是不對的，優化不是點石成金而是「讓石頭看起來像金子」以改善體驗。事實上，iPhone的體驗之所以好，很大一部分原因就是因為ios系統可以在底層對硬體進行操作，比如在某些特定情況下限制處理器的頻率（而非大灰灰同學說的「頻率一樣什麼都一樣」）。其實，近年來很多發熱之類的問題幾乎都是通過系統升級解決的，使用iPhone的同學應該自有體會。這次「晶元門」爆出來，ios下次升級就很有可能會部分的降低兩個版本的差異。

第四，大灰灰同學指出，「生產用的物料是有包裝有批次的」，因此版本比例不同是正常的。對此我不同意。我想大灰灰同學沒有明白我所說的統計上的「大量重複」的意思。眾所周知，iPhone的銷量是驚人的，上代iPhone6銷量過億，無論iPhone6s還是plus，他們的早期備貨應該都在千萬量級。這種規模上出現了明顯的差別，一定有系統性的原因，而非「這 SoC 是 8000 個一盤」就能解釋的，除非兩家代工廠能一次性統一交付大幾百萬件貨，並且蘋果將其全部撥給了某一個產品的生產線。後面我所說的差異也是以國家為單位討論，而不是「幾家店裡某種比例高」。

當然，這個回答全部的內容都是猜的，如果被現實打臉也再正常不過，大家當一個腦洞看看就好。畢竟真正的內情都是商業機密，公開渠道是無法獲得準確信息的。而我們既不是採購專員也不是質監總局，沒有能力和責任尋找到「終極真相」。

這裡還是要感謝大灰灰同學的質疑，如果還有不同意見可以繼續討論。

以上。

謝謝舉報的朋友們，你們愛舉報就舉報，但麻煩給我發個私信讓我拉黑你們，謝謝。

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個人意見，一般用戶沒必要太在意這個區別，因為一般也沒持續那麼久的那麼高的負載....
如果你非要換，那隻能祝你好運..........謝謝你讓我想起了我在D3里刷極品對戒的日子

如何看待？真不知道這個鍋到底是供應鏈來背還是晶元設計來背。我覺得應該是市場策略的問題，我們獃獃的晶元設計狗只會負責按照要求完成任務.....（當然我不是果子的）當然講段子的話說不定是現在設計流片測試太他媽貴了而且又貴又慢錢再多也搞不下去了，這破產業遲早藥丸。

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更新：致某位評論里的覺悟很高的知友 @Chen Anna

我給你看看我善意交流的結果

我發現您情況搞不清楚就上綱上線倒是挺厲害。
知識不夠不是錯，但是我建議知識不到討論門檻的人閉嘴。我看這位是觸發了什麼關鍵字吧......不說答案里的錯誤、答案跟問題的關係，連語文也不過關啊....

1. fabless是啥？foundry是啥？IDM又是啥？
2. 有請高通和AMD代表隊的選手拿出自家晶圓。對，格羅方德代表隊不準參賽
3. 工藝跟公司研發實力無關？TSMC表示為啥我打不過Intel
4. 請TSMC代表隊的晶元設計部門負責人過來聊一聊，我想定製ASIC
5. 落後Intel十年（現在是2015年）的工藝是90nm..........你確定？
6. 2005年Intel的Core一代都沒出，那時候好像讓農企的速龍按在地上打.........
7. 拿二極體做門電路是多想不開.....跟我唱，沒有BJT，哪有門電路！沒有MOSFET，就沒有計算機！
8. 完全沒有get到扳手那個類比的原理
9. 一般工藝不會二分，沒那麼先進.......大概是0.7倍，這樣平方一下差不多0.5
10. 每個線攜帶一個門電路是什麼東西......開關邏輯？你真的搞清楚什麼是特徵尺寸了嗎.....我覺得你把水槽的寬度改成長度更合適
11. 這個故事告訴我們，如果只學過計算機專業的數字電路課千萬不要對晶元設計指手畫腳

理論上來講，同一個工藝平台，Gate Width 越小，器件越快，性能越強，但隨之而來的是漏電越大，發熱越大，靜態功耗越大。實際上半導體一直在做Trade off。而在同一個工藝節點，比如14nm,會有亂七八糟的各種工藝平台，比如LP和HP，這是比較粗略的劃分。各個平台之間的差異會灰常大。主要由製造中的各種先進技術決定。
所以說，14納米一定比16納米好，這是不對的。

如果三星用LP的工藝，TSMC用HP的工藝。三星干不過台積這很正常。當然工藝發展到現在，已經不能單純的用LP和HP來劃分了。

如果一定要比，你把三星和台積的device特性拉出來比一下，再把SRAM的看一下，哪家強一目了然，可惜這是絕密。

這明明是一個很好的科普結合商業經營問題，最高票@大黑旗的答案譁眾取寵的實在讓人搖頭?

在製作晶片上，三星使用14nm技術，而TSMC則使用16nm技術。

現在不論16nm也好14nm，其實都是同一代技術，在數字比上一代的20nm細便行了。在這一代技術上，Intel的邏輯單元明顯比其他廠的細小，它叫自已做14nm，TSMC比較厚道，知道自已的邏輯單元大一截，不好意思跟著叫14nm，所以叫自已的做16nm。

三星其實在偷雞（但同樣的事情台積在追趕Intel的時候也做過），技術上應該是28nm，之後到20nm，再到14nm。他們跳過了20nm，直接叫自已做14nm，讓外界以為他們在技術追上Intel。不過也不能說三星完全講大話，在20nm和14nm之間，邏輯單元其實是同樣大小，最重要的分別是改用FinFET技術，即外界說邏輯單元結構上從平面轉為3D，總之就是更省電，更高速。

但兩者的差異並不是在尺寸，主要是在漏電流（Leakage Current）的造成的耗電問題
Leakage (electronics)

這次iPhone 6S裡面的A9，三星用是14nm第一代的14LPE技術，而TSMC則是用16nm第二代的16FF+技術。在半導體業界中，TSMC的16FF+比三星的14LPE省電20%，基本上是公開的秘密。主要是因為TSMC比三星的leakage做得更好，在電路靜止時電力流失較少，畢竟TSMC在晶片上的絕緣體（substrate）製作上，累積了20nm的設計經驗。三星抄捷徑跳過20nm，到最後始終要交學費的。三星第二代的14LPP技術，應該可以與16FF+看齊，不過量產進度出了問題，所以三星只好用14LPE頂硬上。

而為什麼三星可以製程上，在短時間超過台積電製造的最小尺寸呢，主要源自於FinFET模塊研究的主要的台積前資深研發處長粱孟松，在張忠謀淡出決策中心後，管理職位的接班問題上鬧矛盾，在2009年選擇出走台積電，但在半導體行業的旋轉門條款未滿時，私下利用去成均館大學上課的機會將關鍵技術跟研發方向開課給三星高階主管，並事後進入三星決策層
（在半導體行業中，單單提點跟知道幾個彎路是不必要走的，往往可是是數年的研發時間跟或數億起跳的經費）

梁孟松是加州大學柏克萊分校電機博士，在台積電的十七年間，參與包含銅製程等重大決策，是台積電近五百個專利的發明人，主導台積電多數世代製程的最先進技術。

（2015-01-20 天下雜誌565期）

但令台積電驚訝的是，接下來幾年，三星的四五、三二、二八奈米世代，與台積電差異快速減少。報告中列出七個電晶體的關鍵製程特徵，例如淺溝槽隔離層的形狀、後段介電質層的材料組合等，雙方都高度相似。
另外，三星二八奈米製程Ｐ型電晶體電極的矽鍺化合物，更類似台積電的菱形結構特徵，與IBM的圓盤U型「完全不同」。
這幾項如指紋般獨特且難以模仿的技術特徵，讓台積電認定，「梁孟松應已洩漏台積電公司之營業祕密予三星公司使用。」

回到原題，這樣子在元件尺寸效能相似，答案就呼之欲出了：在知道大研發方向的高階主管，或許可以加快元件世代，但是在具體製程設計跟會導致「漏電」的封裝端（即上文講的台積電的封裝經驗）往往是數以百計的年輕工程師燒肝燒出來的，並不是可以靠挖角短期可以追上的，而在梁叛逃後，台積也第一時間請回來了退休的前研發主任蔣尚義（即梁前上司、恩師），並在四年前投入取得優勢的扇出型封裝端研發。

目前經過這次經驗後，市場上也普遍認定蘋果會將下一世代的A10轉交給台積電生產（先前台積16nm滿單，蘋果傳統上擔心過度依賴單一供應商，所以才分單），而作為電子消費者，恐怕還有好幾年的精彩好戲可看。

藍底引用文字部分摘錄自

蘋果「晶片門」事件：解開台積電和三星版iPhone 6S耗電差異之謎
http://www.thenewslens.com/post/230541/

天下雜誌：作者：陳良榕 2015-01-20 天下雜誌565期
http://www.cw.com.tw/article/article.action?id=5063951#sthash.33KDnyM9.dpuf

@大黑旗說的基本不對…… @大灰灰基本靠譜。作為稍微混過幾年半導體業界的人，我稍微補充一下。

1. 電子工業是很成熟的行業，按照工業界的遊戲規則，除非萬不得已，任何物料都要有第二貨源（second source），這不僅僅是從議價能力來考慮，還有很現實的安全生產問題——如果某種物料只有一個供應商，那個供應商倒閉了，或者他家廠區地震海嘯了，怎麼辦？你生意還做不做了？在瞬息萬變的電子工業界，這樣的問題出一次，搞不好影響一個企業的命運。

而且使用一個新的貨源，也是有嚴格的流程的。比如我是一家晶元生產商，要在離子注入的工藝引入一個新的氣體供貨商。我首先要給他們一個標準，比如純度、不能含有那些雜質、安全存儲標準等等，對方首先要提供文件給我，證明滿足這些紙面的條件，然後我還得在實際的生產設備上換上新貨源，用一些試驗產品（不出給客戶的）來驗證一下，兩個貨源製造的產品存不存在統計學意義上的差別。最後工藝部門、質量監控部門要三堂會審同意了這項變更，才能拿去給真實的產品用。

晶元生產商之於氣體供應商，正如蘋果這樣的終端客戶之於晶元生產商。蘋果也有它的一整套技術規範，用來確保兩個晶元生產商的貨源不會對最終產品的性能造成影響。

2. 首先，同一片晶圓上出來的不同晶元間都有可能存在差異，更何況是三星和台積電兩家工藝手法都存在差別的企業？再說手機的耗電量還會受到除了晶元之外別的配件的影響。所以只拿兩部手機對比測試就說A企業好於B企業，是不負責任的，好歹拿九部對九部，求個平均值吧。更何況測試條件和實際工作條件可能是有差別的。

3. 假設A廠的晶元和B廠的晶元真的存在統計學意義的差異，在用戶感知到之前，蘋果的工程部門應該早就知道了，而且很可能已經在做工藝層面的優化。但是如果有差異的產品的差異範圍在正常的出貨標準之內，還是可以出貨的。

剛剛去蘋果直營店換回一台三星版6sp的來答一發，今早起來發現一晚上待機掉電四個點，問了下老婆說她那台三星版也是這個水平，而我那因為靜音鍵失靈換給蘋果的台積電版在這兩個月使用中，每天早上看都是百分之百。

雖然不見得能說明問題，然而這體驗差別挺明顯

這應該追溯到Samsung和TSMC在「梁孟松」的事情上了，這是大背景
被Samsung挖過去的梁孟松團隊，雖然先於TSMC公布研發出14NM的晶元
但是挖了研發大佬，沒有類似TSMC的一流的生產製造團隊配套
所以導致Samsung的14NM的良率只有50%，而TSMC的16NM的良率有80%+
所以TSMC的16NM照樣完爆14NM；實驗室人才終究是敵不過有成熟製造鏈的TSMC
Apple把晶元分別給Samsung和TSMC來制衡供應價格，必然會產生這樣結果

（轉）……………………………………揭開台積電和三星晶元耗電差異之謎

這陣子如果你買了iPhone 6S，你應該十分緊張電話裡頭的CPU是那個工廠生產，到底是TSMC（台積電）版，還是三星版呢？早幾天開始，網上不繼流出兩廠A9的跑分，TSMC的A9比三星省電20%。蘋果急忙出來否認三星是次貨，強調正常使用只差2-3%，更把檢查CPU型號的App下架，讓一般用家無從得知手上CPU的型號。到底真相如何？讓我這個半導體業界的行內人為大家解開謎團吧。

說在前頭，蘋果的官方公布沒有騙大家，跑分不是正常使用。CPU只是電話中眾多元件之一，還有更加耗電的LCD螢幕和無線通訊。在正常使用下，CPU根本沒有多少時間在全力跑，所以就算CPU多耗電20%，平均計對續航力只有2-3%的影響，的確分別不大，大家實在不需要買到三星版iPhone 6S就跑去Apple Store退貨。

不過跑分時耗電量的差異同樣是事實，從Geekbench（目前還有一直在改版的蘋果測試軟體）的跑分數據中，很明顯出現兩組不同的耗電量。同一工廠生產CPU總會有些微性能差異，那是半導體生產過程物理上的變數，但三星的CPU很明顯比TSMC的耗電，畢竟兩間廠使用完全不同的技術。

此外，CPU運作時電力轉化為熱力，中學物理科學過的能量不滅定律，耗電較多CPU自然會較熱，所以三星機在跑分時比TSMC機高出幾度。

在製作晶片上，三星使用14nm技術，而TSMC則使用16nm技術。一般而言，半導體技術越細，運算速度越快，亦越省電。三星明明比TSMC細兩奈米（2nm），有相為證，三星的晶片明明比TSMC的細，為什麼技術低更省電？其實什麼14nm或16nm，只是marketing的命名，很久以前半導體業界說是600nm技術，那組成邏輯單元（gate）的電路的確是600nm寬。

現在不論16nm也好14nm，其實都是同一代技術，在數字比上一代的20nm細便行了。在這一代技術上，Intel的邏輯單元明顯比其他廠的細小，它叫自已做14nm，TSMC有點厚道，知道自已的邏輯單元大一截，不好意思跟著叫14nm，所以叫自已的做16nm。

三星其實在偷雞，技術上應該是28nm，之後到20nm，再到14nm。他們跳過了20nm，直接叫自已做14nm，讓外界以為他們在技術追上Intel。不過也不能說三星完全講大話，在20nm和14nm之間，邏輯單元其實是同樣大小，最重要的分別是改用FinFET技術，即外界說邏輯單元結構上從平面轉為3D。FinFET與舊平面技術的差異太技術性，我說了也沒有人聽得明白，總之就是更省電，更高速吧。

這次iPhone 6S裡面的A9，三星用是14nm第一代的14LPE技術，而TSMC則是用16nm第二代的16FF+技術。在半導體業界中，TSMC的16FF+比三星的14LPE省電20%，基本上是公開的秘密。主要是因為TSMC比三星的leakage做得更好，在電路靜止時電力流失較少，畢竟TSMC在晶片上的絕緣體（substrate）製作上，累積了20nm的設計經驗。三星抄捷徑跳過20nm，到最後始終要交學費的。三星第二代的14LPP技術，應該可以與16FF+看齊，不過量產進度出了問題，所以三星只好用14LPE頂硬上。

雖說理論上16FF+比14LPE省電，但從來沒有辨法可以證實。正常公司同一塊晶片，不可能出現兩個不同版本，因為不合成本效益。不同晶片不能直接比較，因為省電與否，還有很多其他設計因素。晶片製作成本十分昂貴，在電路的計設成本之外，製作一個晶片模（mask）要花幾百萬美元，只能在用一間工廠上生產，轉換工廠因為物資規格不同，晶片模要全新重製。只有蘋果這樣有錢的公司，才會把用一塊晶片做兩次，交給兩間不同工廠去生產。A9可以說是半導體行業中，極觸目的技術比拼，相信很快便有更詳細的測試，把TSMC和三星的技術徹底分析。

這次「晶片門」危機，蘋果很有可能沒有什麼損傷，畢竟買iPhone的人買的是蘋果品牌，不會關心裏面用那間工廠的CPU，而實際使用上亦沒有大分別。只是蘋果本來可以很輕易避開這個危機，A9出貨量大要兩間工廠一起生產才足夠供應，但可以iPhone 6S用TSMC，而電池較大的6S Plus用三星。兩台電話組件有太多不同，不應該拿來跑分直接比較，便不太會出現這次的問題。

蘋果自Steve Job教主去世後，其產品質量控制屢次出現的問題，在以前是絕對不會發生的。雖然蘋果iPhone仍然熱買，它仍然是世上最有錢的公司，但感覺已經完全不同，沒有教主年代的霸氣，反而似十年前剛剛開始盛極而衰的微軟。

台積電勝出的小秘密

新款蘋果iPhone6s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。

全球網民並驚訝的發現，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。

此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：「部分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(編按:監測已售出的蘋果手機)顯示，採用所有不同零件iPhone6s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、看視訊，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？

一位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。

一位前台積高階主管，曾向記者透露，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，」這位前台積高層苦笑著。

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。

張忠謀四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iPhone7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。」

一位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8500萬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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我是搬運工~~~這是我在電子發燒友網站上看到的一篇文章.很好的分析了這兩中製程.

先把重要事情說三遍：
這件事對普通用戶影響微乎其微！
這件事對普通用戶影響微乎其微！
這件事對普通用戶影響微乎其微！

放點被iPhone在知乎是否被過譽？為什麼？ - 知乎用戶的回答這裡評論區被噴的很慘的「神論」吧。
首先，這個U是蘋果設計的，三星和台積電都是代工廠，毫無疑問吧？什麼叫代工廠？代工廠是無權過問soc細節的。三星和台積電就看著蘋果發過來的東西，然後割晶圓，然後做SOC。

你知道蘋果的實驗室會做多少cpu的專業測試嗎？蘋果公司光一個手機的信號和天線實驗室的造價就高達近5億美金，比起你們的所謂測試，我更相信蘋果的官方聲明。

你說的我都信前面我都承認，然而更相信蘋果的官方聲明。iPhone是蘋果的，相信商家的官方聲明？類比一下，這就相當於你相信xx油漆甲醛含量為x%，xx空氣凈化器PM2.5凈化率為x%，xx油煙機去除油煙效果為x%，你相信嗎？每周質量報告的作法就是買幾個，然後到第三方實驗室或研究機構中測試，然後得出結論。那麼，這個也是一樣。我們是消費者，蘋果是賣家，我們也應該把這個交給第三方評測機構。而現在無論是國內或者國外的（包括不限於美國，澳大利亞，加拿大，俄羅斯）這些第三方評測機構都有相同的結論，和蘋果官方聲明不相符，遠遠滿載續航差距遠超過2%-3%，也許蘋果的官方聲明是針對普通用戶的吧，如果真的是這樣，那我完全認同。

首先iPhone對蘋果來說是一個上千億美金的大生意，cpu採用雙供應商一定是經過精心的測試論證的。

是大生意，但再大的生意也有考慮不周的時候。
這個是吧友測試的部分乾貨鏈接：請不要選擇性無視，三星vs台積電，這次都是6s+_wp7吧
iPhone 6s CPU測試第3彈：最好體質三星vs台積電_wp7吧
我們別說別的，看結果行嗎？

現在的A9性能，其實對普通用戶來說真的是嚴重過剩。我想大部分iPhone用戶都是買來看QQ微信，刷微博知乎，最多玩玩消消樂吧？只有少數用戶，會玩2k14,15,16，狂野之血，無盡之劍這種大型遊戲。然後就是我們，閑的蛋疼的所謂發燒友。iPhone6s和6sp一發貨很多吧友拿到之後肯定就開始評測了，那時候吧里有很多評測帖子，然後就對比發現三星和台積電的續航差很多。這引起了大部分吧友的質疑，因為那時候冰大神在是一直吹三星的，導致很多人有三星比台積電好的固有印象。為了驗證猜想，很多吧友用不同方法做了不同測試。結果就如上面所說。

然後，810出問題，大家都在罵高通；而A9出問題，大家卻都在罵三星。我不是棒粉，三星粉，我指想說，這次的確是蘋果錯了，出了紕漏，不要把鍋給三星背。請不要雙重標準。蘋果在讓三星代工之前，肯定要先掂量三星是幾斤幾兩。台積電因為在生產20nm的810，產能不夠分配給16，所以蘋果才找三星的。因為三星的7420很成功，蘋果也相信三星有能力做14nm的A9。事實上三星的確有能力做，只是A9的1.8G太高了。所以三星A9在1.5G及以下，表現優良，和台積電沒什麼區別；而超過1.5G以後，功耗呈指數增長，就是這個原因，因為達到了14lpe極限了；而台積電16ff+的極限高於或等於1.8G（具體多少不清楚），所以導致了滿載下三星續航不如台積電的問題。

PS：說點和這個不相干的吧，在iPhone6的時候，64G至少還有mlc和tlc，而這次除了16G版本之外，64G和128G都是TLC了。這次的iPhone6s，內置存儲有閃迪和海力士兩種。閃迪的好。

最後，我希望那些買到三星的，都能在規定時限內，退貨或者換貨。

根據《中華人民共和國消費者權益保護法》，第八條：消費者享有知悉其購買、使用的商品或者接受的服務的真實情況的權利。
消費者有權根據商品或者服務的不同情況，要求經營者提供商品的價格、產地、生產者、用途、性能、規格、等級、主要成份、生產日期、有效期限、檢驗合格證明、使用方法說明書、售後服務，或者服務的內容、規格、費用等有關情況。

而蘋果，根本沒有說明使用了兩種SOC，這個問題是被廣大消費者和媒體爆出來的。也並沒有在顯著的位置：比如包裝盒上，系統顯眼處，表明所使用的SOC是台積電還是三星，這其實是一種違反消費者權益保護法的行為。

第九條消費者享有自主選擇商品或者服務的權利。
消費者有權自主選擇提供商品或者服務的經營者，自主選擇商品品種或者服務方式，自主決定購買或者不購買任何一種商品、接受或者不接受任何一項服務。
消費者在自主選擇商品或者服務時，有權進行比較、鑒別和挑選。

也就是說，消費者有權利選擇自己的iPhone6s，是三星還是台積電。

第四十八條經營者提供商品或者服務有下列情形之一的，除本法另有規定外，應當依照其他有關法律、法規的規定，承擔民事責任：
（一）商品或者服務存在缺陷的；
（二）不具備商品應當具備的使用性能而出售時未作說明的；
（三）不符合在商品或者其包裝上註明採用的商品標準的；
（四）不符合商品說明、實物樣品等方式表明的質量狀況的；
（五）生產國家明令淘汰的商品或者銷售失效、變質的商品的；
（六）銷售的商品數量不足的；
（七）服務的內容和費用違反約定的；
（八）對消費者提出的修理、重作、更換、退貨、補足商品數量、退還貨款和服務費用或者賠償損失的要求，故意拖延或者無理拒絕的；
（九）法律、法規規定的其他損害消費者權益的情形。

所以，蘋果應該承擔民事責任。
買到後，馬上打開safari，打開CPU Identifier網頁，下載APP。如果是三星，請不要嫌麻煩，退貨或者換貨。雖然這對你日常使用影響微乎其微，但是，你有權利，在相同價格下，享受更好的iPhone。

祝各位iPhone用戶使用開心！

其實兩者最大的差別就是你知道了而心裡竊喜或不爽。之後的差別可能遠小於你多裝了什麼應用或多了什麼電池。
作為蘋果的消費者，最大的優勢就是你可以完全忘記所有的參數，重新回到一個只是享受服務的消費者。製成到底是14還是16，到底是哪個公司的，意義真的大嗎？不過瞎起鬨而已。
蘋果，直到目前還是326的ppi，兩千不到的電池，五寸不到的屏幕，可憐的內存，你不是還是買了？真的那麼在乎參數，你覺不該買蘋果，隨便一個安卓機都屌屌的好伐。
那麼，從現在開始，重新變回一個享受服務的消費者吧，你不需要知道它的參數，只需要在使用它的時候，感受它帶給你的美的享受就可以了。

轉發一個三星員工的觀點----用iphone6s和iphone6s plus兩個手機的跑分對比，得到14nm工藝比16nm工藝費電性能差的結論，兩者之間的系統軟體應用軟體和硬體的差異優化都被全部無視了，全部算到處理器的工藝頭上。要測試也該拿同一款手機型號在一樣的硬體系統軟體和應用軟體下，還得確保6s plus的應用處理器沒有設計更新再來測[doge] 回到工藝的話題，三星14確實小於T16 ，但是晶元性能來說不是說更小的晶元性能一定更好。就像T16性能其實只相當於INTEL 22一樣，但是三星晶元一直只有LP 性能不如TSMC很正常。過去邏輯技術分為INTEL TSMC IBM三大陣營。 INTEL基本上都是自己用，INTEL可以設計/製造雙向優化，加上產品種類有限和TSMC沒有可比性，HP工藝INTEL遠遠強於TSMC。回到代工這個話題 ,代工工藝主要就是IBM和TSMC。現在主要代工廠來說 GF不行了 UMC邊緣化了 SMIC更落後 TSMC目前看不到什麼對手。 GF，三星，UMC都依靠IBM，現在IBM賣掉FAB以後，似乎保留了研發，未來IBM聯盟如何演變，目前不得而知。三星應該會自立門戶。三星半導體是MEMORY集大成者，05年才開始發展邏輯技術。要知道邏輯技術遠比MEMORY複雜 DRAM就難在電容器，打個比方，HKMG用在邏輯好幾年以後才用在DRAM上，按照以前ELPIDA CTO的話來說，DRAM就晶體管來說，落後邏輯技術5年。NAND結構更加簡單，三星目前和TSMC仍然有不小的差距，從三星工藝只有LP就可以看出。另外三星缺乏廣泛的IP，並且作為IDM ，客戶對於IP始終有顧慮，三星在代工業還有很長的路要走。PS,一張反映各公司14/16NM性能的圖------花開く14nmロジック技術と先端不揮発性メモリー技術

我的是三星的U，我不關心哪個U，我只關心，什麼時候能不要自動關機。
晚上插著電源充著電，早上醒來鬧鈴沒響，一看關機了，搞得我現在都不敢用6S上鬧鈴。
9的時候自動關機過，9.0.1也關機過，現在9.0.2，昨晚自動關機過。
9.25日首發入手，已經用了20天，自動關機3次。

Apple即將在下一個iOS版本升級中修補bugs：修正台積電版iphone 6s待機過長，溫度過低，和性能過強這些問題。

我覺得就算Apple無良到拿庫存的A8偷偷做個6S版本，「普通用戶」也還是不關心的…

作為一名三爽 CPU 的 iPhone 6s 用戶，我表示在使用過程中還未遇到過任何問題，也並沒有覺得性能低下／發熱過高／續航過短；都是看了新聞以後才知道原來三爽的U性能不如台積電的U。所以我覺得如果沒有媒體的大力宣傳，普通用戶可能根本用不出差別。

其實也沒什麼好爭的，我的台機電71%同事的三星還剩76都是100%出門其實無所謂吧

處理器運氣不錯、快閃記憶體就無語了！

蘋果應該是按著台積電工藝去設計的A9，沒有按照三星的工藝單獨設計

恩，把三星的U都退掉吧，然後低價甩賣我來買，反正我是不在乎這點差別的。