發表日期 3/17/2022, 5:48:19 PM
當前的高端芯片,已經和性價比絕緣瞭。這不,台積電先進工藝製程太貴,貴到連蘋果都快用不起瞭。
預測蘋果一嚮比較靠譜的天風國際分析師郭明�Z近日爆料,今年隻有兩款Pro型號的iPhone會升級到最新的A16芯片,更低端的iPhone 14繼續采用去年的A15芯片。
也就是說,iPhone 14和iPhone 13芯片完全一樣,這給廚子齣瞭個難題,iPhone 14要是和上一代完全一樣,數字加一有啥意義,怎麼勸果粉掏腰包?據說,iPhone 14和iPhone 13的區彆是,前者的A 15是滿血版,後者則是閹割版。
估計大傢對此的反應是,還有這種操作?
不過,A16僅是旗艦iPhone標配並非空穴來風。這兩年,蘋果通過在芯片上動刀來拉開産品檔次,是有前科的:在M1芯片的基礎上,增加不同的CPU、GPU和NPU數量,搞齣瞭小杯(M1閹割版)、中杯(M1滿血版)、大杯(M1 Pro)、超大杯(M1 MAX)和超超大杯(M1 Ultra)五個版本,而且價格差距之大,讓人乍舌。所以,在iPhone 14和Pro係列中采用不同A係列芯片,也算是常規操作。
問題的重點是,蘋果為何不願意在iPhone全係上采用最新芯片,要知道,iPhone在安卓係手機麵前,最引以為傲的就是強大的芯片性能,采用舊芯片,想要維持iPhone的高品牌溢價是有難度係數的。
答案就是,台積電的先進工藝製程太貴,貴到全係iPhone 14很難采用A 16芯片。台積電的先進工藝製程有多貴?蘋果和台積電都沒說(說瞭纔怪),但後者的大客戶之一的AMD有話說,2022年AMD的Zen 4處理器將要漲價,因為製造工藝從7nm升級到5nm後,生産成本增加瞭近一倍。
具體到蘋果,A16芯片的成本隻會比AMD Zen 4的更高。我們可以計算齣一個近似值。
A15的裸片(die)尺寸從A14的 87.76平方毫米 增加到 107.7平方毫米,晶體管從118億增加到 150億,按這個增加比例,A16的die麵積大約在132平方毫米,對手機芯片來說,這是一個相當大的尺寸瞭。
台積電4nm工藝製程(實際是5nm的第4代改良版),良率大概在75%,由於A16的die麵積大於A15,所以良率會低於A15,按70%估算,一片12英寸的晶圓可以切割齣335片左右的可用die,A15則可以切割478片可用的die。
按喬治敦大學沃爾什外交學院安全與新興技術中心(CSET)發布的信息,台積電製造一片5nm工藝12英寸晶圓收取的加工費用,為17000美元。上麵提到,台積電有四個改良版本的5nm,價格肯定是一代比一代貴。最新的消息是,台積電對蘋果提價8――10%,相對於其他客戶,這個提價幅度較小,算是給瞭個“友情摺扣價”,由此估算,蘋果一片采用第4代改良5nm的12英寸晶圓,台積電要收取加工費用18530美元左右,攤到每片A16芯片die上的費用為55.31美元左右。
但這隻是硬件費用,芯片設計不花錢嗎?5nm芯片的設計費用為5.422億美元,按媒體報道蘋果備貨5韆萬顆A16芯片的信息測算,平均每顆A16的設計成本為10.844美元。
製造齣die還不能馬上使用,因為它非常脆弱,幾粒灰塵就會罷工,也不能和其它設備連通,需要加上保護蓋和引綫,這個工序由芯片封裝廠完成。
芯片封裝也是有成本的。在芯片産業價值鏈上,封裝處於微笑麯綫的底部,在整個芯片成本中占比為5――25%,考慮到A16芯片是高端貨,采用業界最先進的製造工藝,封裝工藝也不會低端,封裝成本隻能往最高估算:25%,即每顆A16封裝費用大約為22美元。
綜閤估算下來,一顆A16芯片的總成本在88美元左右。這個數據在iPhone的物料成本裏分量如何呢?
iPhone 13上市後,日本媒體聯手拆解專傢 Fomalhaut Techno Solutions ,拆瞭一部iPhone 13 Pro Max。拆解顯示,顯示屏是這部手機最昂貴的組件,成本為105美元,其次是攝像頭模塊,成本為77美元,大名鼎鼎的A15芯片排第三,成本為45美元。加上組件成本,Pro Max的物料成本為438美元,占手機零售價的36.5%。
也就是說,采用台積電第四代改良版5nm製程工藝的A16芯片,成本是A15的1.96倍,接近翻倍,排名直接從第三排到第二。由於iPhone的物料成本是硬性成本,多年來一直穩中有升,蘋果基本不會乾在物料上做減法的傻事,因此A16芯片增加的成本隻能由iPhone自己消化。在iPhone産品綫上,Pro和非Pro市售價差2000元(起售價)人民幣,顯然Pro係列可以消化A16芯片飆漲的成本,非Pro係列則難以承擔。
因此,對廚子來說,要維持iPhone目前的毛利率,最優選擇是旗艦iPhone 14 Pro係列采用最貴的A16芯片,繼續打高端高性能的牌,iPhone 14則采用便宜的A15芯片,維持性價比,和國産安卓旗艦正麵剛。
換句話說,蘋果不是不願意在iPhone 14全係列采用A16芯片,實在是台積電先進工藝製程一點不便宜,貴到iPhone隻能在旗艦係列使用。
說到這裏,芯片先進工藝製程昂貴的故事並沒有結束,後續的劇情發展是:還會更貴!
還是根據喬治敦大學沃爾什外交學院安全與新興技術中心(CSET)發布的信息,台積電一片采用3nm工藝製程的12英寸晶圓,代工製造費用為30000美元,大約是5nm的1.75倍,在die麵積不變(即升級架構,不增加晶體管數量)、良率不變的情況下,A17如果采用3nm工藝製程,成本將上漲到154美元/顆,成為iPhone第一成本大戶,到時,蘋果真的可能用不起瞭。
正是由於芯片先進工藝製程太過昂貴,再在這上麵努力,反而有點得不償失,需要另外開闢道路。
3月2日,英特爾、AMD、Arm、台積電、三星、日月光、高通、微軟、榖歌雲和Meta等10傢巨頭,聯閤發起新互連標準UCIe,這項標準說白瞭就是,先進製程越來越貴的當下,從工藝製程改道芯片封裝,通過類似搭積木的方式,把多塊小芯片封裝到一起,實現一整片先進工藝製程芯片的性能,從而降低成本。
蘋果的M1 Ultra就是采用兩塊M1 MAX芯片封裝,而M1 MAX則由多片M1 Pro封裝,M1 Pro則由多片M1封裝,換句話說,盡管M1係列芯片名目繁多,其實就是不同數量M1封裝而成。
總之,大傢是在換著法子給摩爾定律續命。可以預見的是,3nm之後,在現有材料和技術框架下,芯片先進工藝製程再難有實質性進步,技術基本到頭瞭,這也是台積電加入UCIe的原因,這個動作確實值得深思。
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參考資料:
《2倍於7nm芯片 台積電5nm工藝超級貴:銳龍7000價格要漲?》/快科技2018
《包下台積電4nm産能,蘋果A16芯片要來瞭?》/智東西
《繞開先進製程封鎖!中國“小芯片”標準草案即將公示》/芯東西
《iPhone 13詳細拆解,部件成本曝光》/半導體行業觀察