揭开台积电和三星iPhone 6S耗电差异之谜

　　这阵子如果你买了iPhone 6S，你应该十分紧张电话里头的CPU是那个工厂生产，到底是TSMC（台积电）版，还是三星版呢？早几天开始，网上不继流出两厂A9的跑分，TSMC的 A9比三星省电20%。苹果急忙出来否认三星是次货，强调正常使用只差2-3%，更把检查CPU型号的App下架，让一般用家无从得知手上CPU的型号。 到底真相如何？让我这个半导体业界的行内人为大家解开谜团吧。

　　说在前头，苹果的官方公布没有骗大家，跑分不是正常使用。CPU只是电话中 众多元件之一，还有更加耗电的LCD萤幕和无线通讯。在正常使用下，CPU根本没有多少时间在全力跑，所以就算CPU多耗电20%，平均计对续航力只有 2-3%的影响，的确分别不大，大家实在不需要买到三星版iPhone 6S就跑去Apple Store退货。

　　不过跑分时耗电量的差异 同样是事实，从Geekbench（目前还有一直在改版的苹果测试软体）的跑分数据中，很明显出现两组不同的耗电量。同一工厂生产CPU总会有些微性能差 异，那是半导体生产过程物理上的变数，但三星的CPU很明显比TSMC的耗电，毕竟两间厂使用完全不同的技术。

　　此外，CPU运作时电力转化为热力，中学物理科学过的能量不灭定律，耗电较多CPU自然会较热，所以三星机在跑分时比TSMC机高出几度。

　　在 制作晶片上，三星使用14nm技术，而TSMC则使用16nm技术。一般而言，半导体技术越细，运算速度越快，亦越省电。三星明明比TSMC细两奈米 （2nm），有相为证，三星的晶片明明比TSMC的细，为什么技术低更省电？其实什么14nm或16nm，只是marketing的命名，很久以前半导体 业界说是600nm技术，那组成逻辑单元（gate）的电路的确是600nm宽。

　　现在不论16nm也好14nm，其实都是同一代技术，在数字比上一代的20nm细便行了。在这一代技术上，Intel的逻辑单元明显比其他厂的细小，它叫自已做14nm，TSMC有点厚道，知道自已的逻辑单元大一截，不好意思跟着叫14nm，所以叫自已的做16nm。

　　三 星其实在偷鸡，技术上应该是28nm，之后到20nm，再到14nm。他们跳过了20nm，直接叫自已做14nm，让外界以为他们在技术追上Intel。 不过也不能说三星完全讲大话，在20nm和14nm之间，逻辑单元其实是同样大小，最重要的分别是改用FinFET技术，即外界说逻辑单元结构上从平面转 为3D。FinFET与旧平面技术的差异太技术性，我说了也没有人听得明白，总之就是更省电，更高速吧。

　　这次iPhone 6S里面的A9，三星用是14nm第一代的14LPE技术，而TSMC则是用16nm第二代的16FF+技术。在半导体业界中，TSMC的16FF+比三 星的14LPE省电20%，基本上是公开的秘密。主要是因为TSMC比三星的leakage做得更好，在电路静止时电力流失较少，毕竟TSMC在晶片上的 绝缘体（substrate）制作上，累积了20nm的设计经验。三星抄捷径跳过20nm，到最后始终要交学费的。三星第二代的14LPP技术，应该可以 与16FF+看齐，不过量产进度出了问题，所以三星只好用14LPE顶硬上。

　　虽 说理论上16FF+比14LPE省电，但从来没有辨法可以证实。正常公司同一块晶片，不可能出现两个不同版本，因为不合成本效益。不同晶片不能直接比较， 因为省电与否，还有很多其他设计因素。晶片制作成本十分昂贵，在电路的计设成本之外，制作一个晶片模（mask）要花几百万美元，只能在用一间工厂上生 产，转换工厂因为物资规格不同，晶片模要全新重制。只有苹果这样有钱的公司，才会把用一块晶片做两次，交给两间不同工厂去生产。A9可以说是半导体行业 中，极触目的技术比拼，相信很快便有更详细的测试，把TSMC和三星的技术彻底分析。

　　这次“晶片门”危机，苹果很有可能没有什么损伤，毕 竟买iPhone的人买的是苹果品牌，不会关心里面用那间工厂的CPU，而实际使用上亦没有大分别。只是苹果本来可以很轻易避开这个危机，A9出货量大要 两间工厂一起生产才足够供应，但可以iPhone 6S用TSMC，而电池较大的6S Plus用三星。两台电话组件有太多不同，不应该拿来跑分直接比较，便不太会出现这次的问题。

　　苹果自Steve Job教主去世后，其产品质量控制屡次出现的问题，在以前是绝对不会发生的。虽然苹果iPhone仍然热买，它仍然是世上最有钱的公司，但感觉已经完全不同，没有教主年代的霸气，反而似十年前刚刚开始盛极而衰的微软。