據市場情報公司 TrendForce 的一份最新報告預測，蘋果或將在 2021 年的新 iPhone13 中采用更先進的 A15 芯片，該芯片或將采用臺積電的 N5P 工藝（臺積電推出的 5 nm 極紫外 EUV（N5）制程的性能增強版本），可生產增強型的 “5nm+” 芯片，預計明年第三季開始投片。

對蘋果公司來說，與自研芯片同等重要的是，只有占據最新芯片工藝制程產能，才能牢牢把握產品性能領先。談及使用使用 5nm 技術對用戶的好處，國內某芯片研究院的研發負責人認為：“臺積電工藝的改進加上蘋果系統架構和設計上的改進，共同帶來了芯片硬件上的提升，由于驅動能力、功耗、集成度和設計等方面的優化，從用戶體驗來說，手機運行會更加流暢，發熱更低，手機待機時間更久，同時可能實現更多的應用場景，例如 VR 相關的應用或游戲等。”

此外他還認為：“蘋果在軟硬件協同優化上優勢很大，硬件改進后，從底層系統到應用上會相應地做優化和提升，把硬件提升的優勢充分發揮出來，一般的安卓手機，軟硬件大多是分離的，可能比較難做到這一點。

對于 “iPhone 使用增強版 5nm 芯片后，iPhone 13 就可以集成基帶” 的說法，該負責人認為：“集成基帶跟工藝制程的關系不大，和設計以及 IP 方面的關系更大。”

事實上，5nm 芯片的商用今年已經如火如荼，基于 5nm 先進工藝的華為麒麟 9000 手機 Soc 順利推出，但由于美國技術禁令影響，臺積電在 2020 年 9 月 15 日之后無法再向華為出貨該旗艦芯片，“麒麟絕唱” 讓人唏噓，能否解禁有待觀望。

如今，蘋果發布 iPhone 12 并正式使用 A14 芯片，搶占臺積電 5nm 芯片產能。此外，近期三星聯合 vivo 發布了全球第三款 5nm 手機芯片 Exynos 1080，高通預計也將在 12 月初公布 5nm 芯片驍龍 875 處理器。

TrendForce 還預測，蘋果將在大約兩年時間內采用 4nm 工藝，這意味著 “A16” 芯片可能最早采用 4nm 工藝，蘋果仍有可能最先嘗鮮。

對此，美國某量測設備供應商技術專家、知乎大 V “多克特梨” 認為：“臺積電不會公布任何技術細節，從 N5 到 N5P 還在同一技術節點，關鍵層應該是 EUV 曝光。如果聲稱提高電池壽命，那肯定是在漏電流控制上做文章，降低單個 FinFET 的能耗，至于怎么實現，目前完全不清楚。不過 N4 工藝，我個人猜測，依然是 N5 改進版，而且是 FinFET。三星率先宣布攻堅 N3 GAA（GAA 即 Gate-All-Around，環繞式柵極技術），臺積電應該是重點押寶 N2 的 GAA 了。”

因為今年 A14 的實際性能并不讓人滿意，按照蘋果官方公布數據，A14 的 CPU 相對于 A13 只提升 17%，GPU 只提升 10%，這性能提升幅度有點 “擠牙膏” 的跡象。要知道，今年蘋果 A14 采用臺積電 5nm 工藝，集成 118 億個晶體管，內核面積僅為 88 平方毫米，密度為 1.34 億個晶體管 / 平方毫米。

作為對比，上代 A13 使用的是臺積電 7nm 工藝，集成 85 億個晶體管，內核面積 94.48 平方毫米，密度為 8997 萬個晶體管 / 平方毫米。

根據臺積電的宣傳，5nm 工藝最高可以做到 1.713 億個晶體管 / 平方毫米的密度，蘋果 A14 距離理論值差了不少，只發揮出來不到 80％，但據業內人士透露，A14 提升幅度較小，主要可能因為臺積電的 N5 工藝良率低，蘋果不得不限制一些核心能力的提升幅度。

5nm 以后芯片設計難度是怎樣的？從芯片制程物理極限角度來說，今后的芯片性能提升是否會越來越困難？

對上述問題，西南交通大學信息學院電子工程系副系主任邸志雄博士告訴 DeepTech：“5nm 以后，芯片設計將不得不面臨更加復雜的物理效應問題，如時序優化、寄生參數、擁塞預測等復雜度遠遠高于現有工藝制程，給 EDA 和代工廠商帶來了巨大的壓力。5nm 帶來了單位面積更高的集成度，芯片驗證技術也需要更大規模、更多層次化軟硬協同驗證才能更適合市場研發周期的需求。從披露的臺積電和三星研發進度來看，5nm 之后還會有 3nm、2nm、1nm，晶體管結構也從 FinFET 演變為 GAA，芯片性能的提升將會碰到越來越多的困難，Chiplet 技術也將是解決芯片性能提升的一個重要技術。”

圖｜臺積電的新一代 3D 堆棧封裝工藝 SoIC

5nm 產能硬仗，臺積電或成最大贏家

盡管新冠疫情對全球經濟產生了負面影響，但 AIoT、遠程教育、5G 智能手機滲透率不斷提高以及電信基礎設施建設帶來的推動，半導體市場逆勢上揚。據 TrendForce 調研數據顯示，預計 2020 年全球晶圓代工收入將同比增長 23.8％，為十年來最高，根據各代工廠客戶訂單的狀況，當前高端芯片產能的緊張供應至少會持續到 2021 年第一季度。

低于 10nm 節點的先進工藝，目前臺積電和三星的晶圓產能都已接近滿負荷運轉，同樣，由于預計 4nm、3nm 工藝將分別在 2021 年和 2022 年投放市場，因此 ASML 的最先進 EUV 光刻機也已成為高度追捧的稀缺設備。

5nm 工藝技術是目前量產芯片的最先進節點，在美國制裁禁止臺積電向華為供貨后，蘋果成為臺積電 5nm 手機芯片的唯一客戶，此外，蘋果為其內部開發的 Mac CPU 和服務器中使用的 FPGA 加速器正在迅速搶占訂單，拿下華為離開后剩余的晶圓產能。

清華大學信息國研中心鄧辰辰博士表示：“采用制程更先進的芯片，將會給手機產品帶來顯著的性能和能效的提升。先進工藝是能夠實現高速率、低功耗、高集成的5G芯片產品重要支撐條件。同時，先進工藝也意味著研發和制造成本的上升。”

展望 2021 年，蘋果公司為 A15 仿生 SoC 需要 5nm + 晶片外，AMD 5nm Zen 4 CPU 的小批量試生產也將拉開序幕，這些產品將有助于臺積電明年的 5nm 產能利用率維持在 85-90% 的區間。

需要指出的是，從 2021 年末到 2022 年，聯發科、英偉達和高通公司也將開始 5/4nm 的量產，而 AMD 將加大 Zen4 處理器的生產。此外，首批外包的 5nm 英特爾 CPU 也有望在 2022 年在臺積電投產，這些公司對高端芯片的巨大需求有望促使臺積電業務量激增創下新高，但同時也是一次巨大考驗。

圖｜臺積電先進芯片制程工藝預測

那么蘋果使用的 5nm 技術，和各大手機廠商的產品對比的話，是一個怎樣的水平？對于該問題，邸志雄博士告訴 DeepTech：“目前 5nm 制程的移動處理器有蘋果 A14 和海思麒麟 9000，高通和三星也會在本年度推出 5nm 處理器。從各個工藝節點上各家推出的移動處理器性能來看，蘋果 A14 為自研架構，其他廠商大都采用了 ARM 公版架構，但設計水平上與蘋果還有一定的差距。”

蘋果于 2020 年秋發布了首款 5G 手機 iPhone 12，但由于 5G 手機姍姍來遲，不少用戶表示更期待 iPhone 13，俗稱 “十三香”。那么，“十三” 到底香不香，還得看用戶是否買賬。

原文標題：iPhone 13或將使用增強版5nm芯片，預計明年第三季開始投片

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責任編輯：haq