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蘋果與三星展開20nm技術競賽

上網時間: 2014年09月17日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:Exynos 5430  處理器  20nm  iPhone 6  A8 

隨著三星(Samsung)在上個月發佈 Exynos 5430 雙4 核心處理器,該公司可望成為出貨 20nm 智慧型手機SoC的首家供應商。不過,蘋果(Apple)最近剛發佈了 iPhone 6 與 iPhone 6 Plus 手機,所搭載的自家 A8 處理器晶片一樣採用了 20nm製程,而且新系列手機即將在9月19日開賣。而最先搭載 Exynos 5430 SoC的三星 Galaxy Alpha 智慧型手機也預計在九月上市。如今,究竟哪一款手機會先上市並不重要,有趣的是兩家公司以全然不同的模式導入20nm新製程。

三星利用20nm製程來縮減功耗以及延長電池壽命,某種程度上是為了彌補 Alpha 手機由於支援 LTE-Advanced 數據晶片所需的額外功耗。以英特爾(Intel)的「Tick-Tock」製程架構模式來看, 5430 就像「Tick」一樣僅微縮晶片尺寸而無顯著的架構變化。

5430 的設計並未偏離三星先前採用28nm的元件,如 Exynos5420 和 5422。這幾款元件都提供了結合4個 ARM Cortex-A15 和4個 Cortex-A7 CPU的big.Little架構以及類似的GPU。除了新的音訊處理元件與 HEVC (H.265)解碼器以外, 5430 幾乎就沒有什麼新特色了。然而,三星為這款元件的努力主要著重在降低功耗,而非明顯增加更多邏輯元件。

相形之下,蘋果 A8 就顯得更加雄心勃勃。雖然我們還未看到晶片拆解(iPhone 6要到週五才上市),但蘋果公司表示,這款晶片內含20億顆電晶體——比A7的電晶體數整整多了一倍。雖然電晶體數量加倍,但A8晶片面積還比A7更縮小了13%。A7的晶片尺寸為102mm2,而 比A7更小13﹪的A8晶片面積應該就是89mm2

從28nm微縮到20nm製程,明顯降低了電晶體的尺寸,但A8內含比A7更多兩倍的電晶體數量,使其晶片尺寸應該會變得接近於A7。不過,蘋果很可能是改善了64位元Cyclone CPU核心的封裝方式,以及更多的電晶體可能內建更多快取記憶體,從而使其儲存密度較CPU與GPU所用的邏輯晶片更高。

蘋果致力於透過這額外的10億顆電晶體來提高約25%的CPU性能,以及加速GPU性能達50%。同時,蘋果並聲稱該元件更省電使其得以維持性能,而其它處理器則可能由於熱而抑制了性能。

蘋果宣稱,iPhone 6的電池壽命約相當於採用 A7 的 iPhone 5S或甚至更好。更快速的 CPU 性能可能源於更優的 CPU 設計、更大的快取以及稍高於峰值時脈速度的多種性能提升。

GPU的性能提升幾乎可以確定是來自於更多50%的GPU叢集。A7採用Imagination PowerVR Rogue GPU以及4個著色器叢集。A8更提升50﹪的性能則可直接歸因於著色器叢集的數量增加了50%。此外,蘋果也為其A8的影像處理性能進行了部份改進。

目前可提供20nm晶圓製造的來源有限。三星表示其20nm生產僅保留給內部使用,而未進行代工。因此,蘋果A8究竟是由三星、台積電(TSMC)或二者皆有製造,目前還不得而知。雖然蘋果和三星均為其最新智慧型手機SoC採用20nm製程,但高通的20nm Snapdragon 810 與 808 晶片則得等到2015年上半年才會出貨。

為了大幅提升新款 iPhone 的產品性能,蘋果選擇在20nm製程額外使用10億顆電晶體,但三星似乎更專注於降功耗以及縮小晶片尺寸,甚至略過了採用64位元ARMv8處理器。

由於三星擁有更大的全球產品市場,因此可能更關注於降低成本,以便能與聯發科(MediaTek)、高通等公司競爭。蘋果雖然更積極地提升產品性能與功能,但從前一代產品來看,兩家公司的20nm SoC都未能在架構上帶來顯著改變或更新。因此,更顯的變化可能必須要等到16nm/14nm FinFET製程節點了。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Apple, Samsung in 20nm Race,by Kevin Krewell,Tirias Research 總分析師)





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