以前十年最成功的芯片“毛病”？_苹果_芯片

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以前十年最成功的芯片“毛病”？_苹果_芯片科学

1987年景立的台积电，在最初的25年都是无惊无险地尾部发展，直到2011年凭借全新的封装技能InFO首度拿下苹果订单后，在手机巨子倒闭下，加上家当发展的天时地利。
台积电迎来了高速发展的十年。

于苹果而言，得益于台积电在工艺和封装技能的不断精进发展，且较快的步速，为苹果芯片帝国的崛起起到了强大的背后支撑。

台积电和苹果虽各自为道，却又相互制约，走进了芯片发展的正向循环。

苹果之于台积电

作为台积电的第一大客户，苹果贡献的营收是台积电第二大客户3倍多，以至于苹果不用像其他客户一样为产能预支用度。
台积电2021年财报显示，第一大客户（也便是苹果）贡献营收达到4054.02亿元，年增20%，占公司营收比重达到26%。

而且据DigiTimes宣布，2022年台积电估量将收成来自苹果170亿美元的收入，高于2021年的138亿美元。
紧张是由于除了手机芯片之外，苹果估量到2022年底，将用M系列芯片全面更换英特尔X86平台，年出货规模近2000万台的Mac系列，也成为台积电今年HPC营收增长的关键之一。
在可预见的未来，台积电估量仍将是苹果的唯一芯片供应商，三星在前辈工艺良率方面碰着问题，英特尔不太可能收到苹果的订单。

苹果为台积电创造的订单是直不雅观的收入，而另一大更深远的影响是，在苹果的参与下，台积电得以创造出很多新技能，特殊是在前辈制程方面，苹果的主要性越来越凸出。

首先要说的是扇出封装(Fan-Out Package)，在2000年代中期，飞思卡尔和英飞凌分别推出了业界首个扇出封装类型RCP和eWLB。
2006 年，飞思卡尔推出了一种称为再分配芯片封装 (RCP) 的扇出技能，在2010年，飞思卡尔将RCP授权给Nepes，Nepes 在韩国建立了一条 300mm生产线光降盆RCP技能。
2007 年，英飞凌将eWLB技能授权给ASE，后来，英飞凌将eWLB授权给现在由Amkor拥有的Nanium。
此后虽然经历了一系列的发展，但扇出封装一贯不温不火。

Fan-out发展史（图源：Yole）

直到2016年，在苹果和台积电双方的互助下，已经发展多年的扇出封装技能迎来了主要的迁移转变点。
2016年苹果iPhone 7系列手机的A10运用场置器开始采取Fan-Out技能，这为Fan-out创造出弘大的需求量，再加上台积电的技能打破下，Fan-out可增援的I/O数量大增。
两者的强强联手将扇出型封装带向了新高度。
如今，扇出封装技能已变得无处不在，而且现在正成为应对异构集成寻衅的不二之选。

再一个成功的技能，最新款的苹果电脑处理器M1 Ultra所用的前辈封装技能UltraFusion，也是两家互助的成果。
在上月3D IC和异构集成国际研讨会上，台积电展示的演示文稿中证明，苹果利用的是其InFO_LI 封装方法来构建其M1 Ultra处理器并启用其UltraFusion芯片到芯片互连。
InFO_LI在多个裸片下方利用局部硅互连，而不是利用大型且昂贵的中介层，这一观点与英特尔的嵌入式裸片互连桥 (EMIB)非常相似。
苹果也是最早利用 InFO_LI 技能的公司之一。

（图片来源：台积电/Tom Wassick/Twitter）

其余，听说苹果已经订购了 2nm 芯片，将在 2025 年由台积电完成。
而且苹果和台积电正在联合开拓1nm芯片，用于增强现实头戴设备和苹果的汽车项目。
关于1nm技能，据台积电发布在Nature上的文章，台积电工程师表示，他们找到了一种电阻极低、电流强度大的材料，可用作晶体管的打仗电极。
它是一种铋（Bi）半金属，不仅知足1纳米工艺技能的哀求，而且还适宜量产。
台积电目前利用钨互连，而英特尔利用钴互连,两者都有其上风，并且都须要特定的工厂工具。
虽然1nm芯片在未来几年内不太可能成为现实，选择铋半金属也远非事实。
但是，台积电明确表示，他们正在朝着这个方向积极努力。

以是综合来看，苹果作为台积电新技能的大客户，不仅为台积电带来了新技能的打破，也将有助于台积电提升其基于新技能的产能，并进一步优化工艺，终极将这些新工艺为其他客户供应做事。

苹果离不开台积电

由于台积电的代工支持，苹果自研芯片一起高歌年夜进，苹果也在供应链得到更多自主权。

首先是手机芯片，自2010年苹果内部设计出第一款处理器A4，彼时苹果的处理器订单还是由三星卖力代工，但是台积电早已秘密地与苹果进行联合研发和技能攻关，台积电最早是为苹果A6芯片办理设计问题。
到2013年台积电正式开始为苹果代工A8处理器，搭载A8芯片的iPhone 6也被称为苹果最脱销的产品，截至2019年停产共出货约2.5亿台。
而随着三星代工的A9芯片功耗不如台积电低，此后，A9往后的每一代A系列芯片，都是由台积电独家代工，到现在苹果的A系列芯片已经到了A15仿生芯片。

再便是现在苹果大得胜利的电脑芯片M系列，使其摆脱了对英特尔的掌握，并让苹果将自己与PC行业的其他公司进一步区分开来。
据人士@手机晶片达人爆料称，台积电有一个300人的团队，涵盖研发、设计、前辈工艺和封装，在与苹果深度互助开拓PC、NB等产品的下一代CPU。

苹果最新款电脑Mac Studio的核心处理器芯片M1 Ultra，是将两个M1 Max芯片拼接在一起，据理解，其最大的技能进步在于芯片拼接技能UltraFusion，剖析师认为，这种技能非常依赖来自台积电的底层芯片制造工艺。
这个团队无疑是苹果M系列芯片成功背后的关键之一。

苹果还将在2022年推出第二代M系列芯片，采取升级的5纳米工艺。
因此，与M1一代比较，性能和效率的提升会相对较小。
而值得把稳的是，苹果预期在2023年发布基于3nm的第三代M系列芯片，代号为‘Ibiza’, ‘Lobos’和‘Palma’，高端版本有高达40个CPU核，3nm将成为苹果第三代M系列芯片的紧张亮点，据悉，3nm最大的提升来自于逻辑门密度，估量可达5nm节点的1.7倍，同时功耗比较5nm也有高达30%的改进，晶体管速率方面也有10-15%的提升。

然后是基带芯片，由于自2023年开始，苹果将开始利用自研的基带芯片。
根据苹果与高通的协议，苹果承诺在2022年6月1日至2024年5月31日期间利用后者的骁龙X65和X70基带芯片，那么等苹果5G基带芯片自研成功往后，势必也将逐渐摆脱对高通的依赖。
而供应链，台积电凭借前辈制程通吃苹果5G射频芯片订单，市场人士剖析，干系芯片将采取台积电6纳米RF制程生产，估量年需求将超过15万片。

台积电的6纳米制程从属于7纳米家族，于2021年台积电首次对外揭橥，也是紧张用来支持5G手机的前辈射频技能，并改进5G手机芯片尺寸和功耗提高的难题。
依据台积电的说法，6纳米RF制程针对6GHz以下及毫米波频段的5G射频收发器能供应大幅降落的功耗与面积，同时兼顾消费者所需的效能、功能与电池寿命，亦将强化支持WiFi 6/6e的效能与功耗效率。

除此之外，苹果还有Apple Watch的W系列芯片、AirPods的H系列芯片、Mac上的T系列安全芯片，以及iPhone上的U1超宽带芯片等。
这个中多数芯片都是由台积电代工生产的。

更为值得一提的是，苹果正在研发的自动驾驶AI芯片也早与台积电展开互助，Apple Car被描述为苹果的“下一个明星产品”。
据TheElec的宣布，Apple正在与一家韩国外包半导体组装和测试 (OSAT) 公司互助开拓用于其Apple Car的芯片模块和封装，宣布中指出，苹果采取的方法听说与 M1芯片的开拓相同，个中单个模块最初作为独立芯片制造用于测试目的，然后再将电路集成到单个芯片中。
DigiTimes的业内子士称，苹果据称正在与一家韩国基板生产商进行会谈，以供应基于 ABF 的倒装芯片球栅阵列 (FC-BGA) 基板，专门用于Apple Car 芯片。
此举将使得苹果再开拓新的芯片帝国版图。

结语

台积电与苹果的互助始于十年前（实在更早），两家公司彼此造诣，在十年后的本日都成为了各自赛道的领头羊。
没有苹果这么强势的客户的帮助，台积电难以在代工界领先。
而如今，无论是苹果的A系列、M系列、还是基带芯片，乃至未来的汽车芯片，都将离不开台积电的代工支持。
这两家公司已经密不可分，未来，两家还将相互倚仗着走得更远。

但愿每个代工厂在发展之路上都有一个“苹果”对其提出哀求，每个IC设计企业都有一个“台积电”一贯为其不断的供应支持。

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