從蘋果 A7 到 A18 Pro 芯片：晶體管數量激增 19 倍，晶圓成本飆升 2.6 倍

1 月 5 日消息，近年來，蘋果公司的 A 系列智能手機處理器經歷了顯著的技術演進。從 2013 年采用 28 納米工藝的 A7 芯片，到 2024 年采用 3 納米工藝的 A18 Pro 芯片，蘋果在核心數量、晶體管密度和功能特性上實現了跨越式發(fā)展。然而，隨著制程技術的不斷升級，芯片制造成本也大幅攀升，為蘋果帶來了新的挑戰(zhàn)。

我們注意到，根據市場研究機構 Creative Strategies 的首席執(zhí)行官兼首席分析師本?巴賈林（Ben Bajarin）的報告，蘋果 A 系列芯片的晶體管數量從 A7 的 10 億個增長至 A18 Pro 的 200 億個。這一增長與芯片功能的擴展密切相關：A7 僅配備了兩個高性能核心和一個四集群 GPU，而 A18 Pro 則擁有兩個高性能核心、四個能效核心、一個 16 核神經網絡處理器（NPU）和一個六集群 GPU。盡管芯片功能大幅增強，A 系列的芯片尺寸（die size）卻保持在 80 至 125 平方毫米之間，這得益于臺積電（TSMC）先進制程技術帶來的晶體管密度提升。

然而，晶體管密度的提升速度近年來明顯放緩。巴賈林指出，早期的制程節(jié)點（如從 28 納米到 20 納米，再到 16/14 納米）實現了顯著的密度增長，而近期的 N5、N4P、N3B 和 N3E 等制程技術的密度提升幅度較小。晶體管密度提升的高峰期出現在 A11（N10，10 納米級）和 A12（N7，7 納米級）左右，分別增長了 86% 和 69%。而 A16 至 A18 Pro 芯片的密度提升則明顯放緩，主要原因是靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM）的縮放速度減緩。

盡管技術進步帶來的收益逐漸減少，芯片制造成本卻大幅上漲。報告顯示，晶圓價格從 A7 的 5000 美元攀升至 A17 和 A18 Pro 的 18000 美元，而每平方毫米的成本從 0.07 美元增加到 0.25 美元。巴賈林表示，這些數據來源于第三方供應鏈報告，并經過多方驗證。盡管如此，非官方信息仍需謹慎對待。

此外，蘋果在提升芯片性能方面也面臨挑戰(zhàn)。近年來，A 系列芯片的性能提升速度有所放緩（A18 和 M4 系列除外），主要原因是新一代架構在每周期指令數（IPC）吞吐量上的提升難度加大。盡管如此，蘋果每一代產品都成功地保持了能效比的提升。巴賈林指出：“在 IPC 提升難度加大的情況下，蘋果通過優(yōu)化能效比，即使成本增加，也是一種可行的策略。”

值得注意的是，臺積電在晶圓生產中采用了一種獨特的商業(yè)模式。根據行業(yè)報告，臺積電向客戶提供的晶圓包含可銷售和不可銷售的芯片，實際芯片數量取決于制造良率。如果實際良率低于預期目標 10% 至 15%，臺積電可能會向客戶提供經濟補償或折扣，以確?？蛻舻睦妗Ｗ鳛榕_積電最新制程技術的首要客戶，蘋果有機會通過調整制造工藝降低缺陷密度，從而提高良率，在成本控制上占據優(yōu)勢。此外，有傳言稱蘋果是臺積電唯一按芯片而非晶圓付費的客戶，這進一步凸顯了蘋果在供應鏈中的特殊地位。