台积电详细介绍其未来 5nm 和 3nm 制造工艺——这对苹果芯片意味着什么

tsmc 晶圆图像

Apple 的处理器由 TSMC(台湾积体电路制造公司)独家制造,Apple 支付高价以确保其最新 iPhone 和 iPad(以及即将推出的 Mac)中的 A 系列芯片采用最前沿的技术制造。台积电必须提供。

因此,当台积电在其年度技术研讨会上宣布对其芯片制造工艺进行改进时,我们对苹果未来芯片路线图的预期有了一些了解。

当然,Apple 芯片的实际设计是性能和效率的主要指标。但制造工艺技术发挥着巨大作用;它有助于确定芯片的大小和复杂程度、运行速度以及在给定速度下使用的功率。

Anandtech 最近对台积电的最新公告进行了详细分析。以下是该公司宣布的内容以及这对未来两年的苹果芯片意味着什么。

5nm 增强

苹果的 A12 处理器是基于台积电当时全新的 7nm 工艺打造的。 iPhone 11 中的 A13 芯片采用了该工艺的增强型”第二代”版本。

但今年秋天,苹果预计将拥有首款大规模量产的 5nm 处理器 A14。我们之前对该处理器可能会出现什么情况进行了一些预测。很有可能,当苹果公司在今年晚些时候开始生产首款采用苹果芯片的 Mac 时,其处理器也将基于台积电的新 5 纳米工艺。

回顾一下我们今年对 5nm 芯片的预期:台积电表示,该工艺将使设计人员能够在同一区域内安装 80% 多的芯片逻辑,同时功耗降低 30%(在相同速度下)或速度提高 15%(相同功率)。

今年,台积电表示正在开发增强型”N5P”工艺节点,预计明年投入使用。可以将其视为苹果今年秋季产品中推出的 5 纳米工艺的增强版——在相同功耗下性能小幅提升 5%,或者在相同性能下功耗降低 10%。

这很可能是苹果明年秋天在 iPhone 和 iPad 的 A15 芯片中使用的工艺,它并没有真正提高晶体管密度,让苹果的设计人员可以在同一空间中塞入更多逻辑。换句话说,苹果将不得不制造更大、更昂贵的 iPhone 芯片,才能在 2021 年秋季实现显着的性能提升。

展望 3nm

除了介绍 2021 年调整后的 5nm 工艺之外,台积电还透露了有关其下一次重大工艺技术飞跃如何形成的一些细节。

继 5nm 之后,2022 年将迎来 3nm。这是又一次重大飞跃,就像 2018 年的 7nm 和今年的 5nm 一样。

台积电估计,与我们今年首次看到的 5nm 工艺相比,在相同速度下,功耗将降低 25% 至 30%,或在相同功率下速度提高 10% 至 15%落下。据估计,它还能将晶体管密度提高约 70%,因此相同尺寸的芯片将能够容纳更多的处理能力。

这意味着 Apple 将于 2022 年秋季上市的产品(iPhone 14、Apple Watch Series 8 和未来的 Mac)的处理器可能比我们今天拥有的处理器更强大、更高效。当 Apple 完成用 Apple 芯片制造所有 Mac 的两年过渡时,我们的芯片密度将是目前货架上产品的三倍,能源效率将提高 50% 以上。这些改进将帮助苹果制造出更好的 iPhone、iPad 和 Mac,但更重要的是,它们正是制造 AR 耳机等一些真正令人惊叹的可穿戴产品所必需的改变。