iPhone6SA9表现不一都怪苹果自己

2015-10-25 19:47 稿源:BenchLife  0条评论

前阵子苹果iPhone 6S/Plus续航力表现与温度落差都被归咎于三星的工艺技术问题,但事实上似乎不是如此。工艺是影响芯片性能与功耗表现的重要因素,对苹果最新版本的 iPhone 6S而言,似乎重要性要更高。我们都知道,新版iPhone的A9芯片分别以台积电的16nm与三星电子14nm制造。

在部分用户发现利用Geekbench这套测速程序在非常高压的测试情境之下,使用不同来源芯片的iPhone有着截然不同的表现,使用台积电16nm工艺A9的iPhone电池寿命明显比使用三星电子14nm工艺的A9要来得长,同时温度也要更低。

所以三星电子的14nm工艺远比台积电的16nm工艺糟糕?这结论,可能下的太早了。

根据Chipworks的芯片解析,三星确定使用较早的14nm LPE(low-power early)工艺,而台积电则是有很大的机率使用其最新的16nm FinFET+。

我们相当清楚,16nm FinFET+是台积电为了对抗三星在14nm工艺的功耗与面积优势而紧急提出来的方案,取代原本在性能与面积偏弱势的16nm FinFET,由于只是工艺部分的小调整,既有的芯片设计很容易就可以从16nm FinFET升级到16nm FinFET+,当然,如果是像海思这类客户已经开光罩投产,要用FinFET+可能还是要重新投片。

三星也提出14nm LPP(low-power plus)反制,在性能与功耗上都会比原本的LPE更好。

目前三星电子14nm LPP还未正式量产,最快导入该工艺的将是高通骁龙820及自家的Exynos M1,投产时间预计在2015年第四季。

从Chopworks的解析中可以发现,三星14nm LPE工艺在芯片面积方面要比台积电的16nm更小,当然,这也符合业界的预期以及台积电之前在法说会的说法。在面积上大约有10%的落差,这会许也是苹果会选择三星电子作为A9的主要代工伙伴的原因之一。

目前三星电子和台积电在14nm与16nm之间的晶圆报价差距约在3成,如果加上面积的差异,且不计算良率的话,那么单位芯片的成本差距可能就会达到约4成,面对这么庞大的成本差距,即便二者在工艺性能上有差距,苹果会如何取舍其实不言可喻。

当然16nm FinFET+的确有其性能优势,但不同工艺的A9在CPU的性能极端测试表现落差如此之大,真的只是单纯工艺的因素吗?

我们可以看看更多的测试细节,可以发现如果是测试GPU高负载运算,二者在功耗表现方面其实差距微乎其微,如果单纯只是因为工艺的因素,不会CPU落差这么大,GPU却几乎没有落差。

另外,在多数情况之下,基于不同工艺A9的手机在性能与功耗上其实没有太大的不同,因此我们可以大胆推论CPU部分的设计可能出了问题。

从Chipworks的芯片照片也可以发现,不同工艺的A9在芯片布局方面也不一样,当然,这是因为三星和台积电在周边的IP方案也不同,必须根据不同的工艺设计与优化,但是不是因为这些搭配的差别,使得芯片上的布局出了问题,才是导致CPU在功耗方面落差如此大的元凶?

在极端情况之下的CPU负载测试虽然对于芯片体质是一大考验,但对于判断芯片的日常应用体验其实一点帮助也没有,跑3D游戏,大部分的功耗落在GPU上,看网页与传输数据,基频与Wi-Fi芯片功耗也要考虑进来,甚至屏幕也是功耗大户。

另外,所有ARM架构高端处理器在高压负载之下,温度要是上升到一定程度就会强制降频,换句话说CPU的高压负载测试情况下,从满电到没电,应该有99%的时间都是在6成,甚至一半的频率限制下运作,加上整个系统也有功耗预算限制,某些评论说三星电子工艺耗电的问题可能是因为比较不耐高频运作,其实也无法反映CPU高压测试的结果。

三星自己的14nm LPE工艺方案Exynos 7420早期曾有因为工艺质量不稳定,导致不同批次在CPU电压的需求有落差,因而功耗与温度,甚至性能不同的问题发生,但从不同工艺A9的CPU高压测试观察,所有基于三星电子14nm LPP工艺的A9在电池寿命和温度都有一致的结果,并没有表现特别好、或者是接近台积电版本测试结果的状况,所以也可以排除可能是工艺质量不稳定的推论,也证明三星电子14nm LPE虽然弱于台积电,但质量应该算稳定。毕竟客户是苹果,他们可不会接受质量落差太大的状况。

另外,传闻苹果也要为了功耗落差的问题重新修改在三星电子投产的A9,如果该传闻为真,也等同苹果承认是自己设计的问题,加上三星电子在这阵风波中完全不吭声,更可能落实了以上的推论。

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