臺積電16nm A9處理器為何會勝過三星14nm呢?

導(dǎo)讀：最近在亞洲果迷們最沸沸揚(yáng)揚(yáng)的議題，非“iPhone6s臺積電與三星A9處理器的效能與續(xù)航力效能差異莫屬。網(wǎng)友針對臺積電與三星代工的A9處理器做測試，在效能的跑分或是手機(jī)的續(xù)航力表現(xiàn)，16納米的臺積電A9處理器明顯贏過14納米的Samsung A9處理器(測試狀況詳見這里 )，雖然蘋果官方已表示不同代工廠出貨的A9芯片都符合Apple標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)官方測試實(shí)際電池續(xù)航力，兩者差異僅在2-3%之間，不過似乎無法平息亞洲地區(qū)果迷們的疑慮，香港果粉甚至已醞釀?chuàng)Q機(jī)或退機(jī)風(fēng)潮。

三星采用的是較新的14納米制程理論上不但在成本上占優(yōu)勢，效能上也會贏過臺積電所使用的則是16納米制程。 不過， 就實(shí)際使用的效能實(shí)測結(jié)果來看， 不管是蘋果官方認(rèn)證的2-3%之間實(shí)際電池續(xù)航力或是網(wǎng)友實(shí)測的近兩小時(shí)差異， 臺積電所代工A9的處理器勝過三星代工A9處理器卻是不爭的事實(shí)。 為何臺積電16納米A9處理器會勝過Samsung 14納米A9處理器?下面就跟小編一起來看看吧！

1. FinFET制程是什么?

FinFET( Fin Field-Effect Transistor ， 鰭式場效電晶體)是新型的多重閘道3D電晶體，是曾任臺積電技術(shù)長的柏克萊電機(jī)系教授胡正明所發(fā)明。 FinFET源自于目前傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的晶體管—場效晶體管(Field-effecttransistor;FET)的一項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 在傳統(tǒng)晶體管結(jié)構(gòu)中，控制電流通過的閘門，只能在閘門的一側(cè)控制電路的接通與斷開，屬于平面的架構(gòu)。 在FinFET的架構(gòu)中，閘門成類似魚鰭的叉狀3D架構(gòu)，可于電路的兩側(cè)控制電路的接通與斷開。 這種設(shè)計(jì)可以大幅改善電路控制并減少漏電流(leakage)，也可以大幅縮短晶體管的閘長。

根據(jù)三星官方說法, Samsung 14nm FinFET 制程在Low Vdd與Less Delay上的表現(xiàn)會優(yōu)于臺積電(TSMC) 20nm Planner 。

Samsung 14nm FinFET制程與臺積電16nm FinFET制程相比，三星14nm制程的晶體Die Size較小，相同良率下，成本會較占優(yōu)勢。 Ptt網(wǎng)路爆料， 臺積電的A9芯片報(bào)價(jià)大約是22美元，三星的報(bào)價(jià)則可能低30%~50% ，版主則認(rèn)為三星報(bào)價(jià)可能低10~20% 。 不過，三星的良率因不如臺積電，三星的供應(yīng)量無法滿足蘋果大量的供給需求，兩家業(yè)者目前對蘋果的供應(yīng)占比仍在伯仲之間。

2.為何三星的14nm會輸給臺積電16nm?

A. 三星半導(dǎo)體制程技術(shù)超越臺積電的始末:

三星電子在半導(dǎo)體制程技術(shù)，過去曾被臺積電董事長張忠謀稱為「雷達(dá)上一個(gè)小點(diǎn)」，但三星卻已在2014年12月初，開始量產(chǎn)14nm FinFET技術(shù)的芯片，領(lǐng)先臺積電至少半年 ， 震驚整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。 三星在半導(dǎo)體制程技術(shù)大躍進(jìn)的關(guān)鍵與臺積電研發(fā)部戰(zhàn)將梁孟松離職轉(zhuǎn)戰(zhàn)南韓三星有密切關(guān)系。

梁孟松是加州大學(xué)柏克萊分校電機(jī)博士，在臺積電的十七年間，戰(zhàn)功彪炳，是臺積電近五百個(gè)專利的發(fā)明人，負(fù)責(zé)或參與臺積電每一世代制程的最先進(jìn)技術(shù)。 梁孟松的強(qiáng)項(xiàng)之一正是臺積電與三星激烈競爭的FinFET技術(shù) ， 這與其恩師與博士指導(dǎo)教授，正是FinFET發(fā)明人~胡正明教授有關(guān)。 由于對于調(diào)任「超越摩爾定律計(jì)劃」的安排不滿 ，梁孟松選擇在2009年投奔敵營。 原本三星產(chǎn)品技術(shù)源自IBM，在粱孟松指導(dǎo)協(xié)助下，三星的 45nm、32nm、28nm世代，與臺積電差異快速減少。

根據(jù)臺積電委托外部專家制作的一份「臺積電/三 星/IBM產(chǎn)品關(guān)鍵制程結(jié)構(gòu)分析比對報(bào)告」 ， 三星幾個(gè)關(guān)鍵制程特征與臺積電極為類似 ， 雙方量產(chǎn)的FinFET產(chǎn)品單純從結(jié)構(gòu)分析可能分不出系來自三星公司或來自臺積電公司。 因此 ， 臺積電認(rèn)定「梁孟松應(yīng)已泄漏臺積電公司之營業(yè)秘密予三星公司使用」 ， 并提起法律訴訟。 二審法院法官同意臺積電的要求，「為了防止泄漏臺積電的營業(yè)秘密」，梁孟松即日起到2015年12月31日止，不得以任職或其他方式為三星提供服務(wù) ， 梁孟松已上訴最高法院 。 另外一方面 ， 臺積電找回兩度退休的臺積電研發(fā)大阿哥蔣尚義為董事長顧問，目標(biāo)能讓臺積電7納米做到全世界最領(lǐng)先。

B. 三星FinFET的效能與良率為何輸給臺積電:

三星A9處理器不但在效能與電池續(xù)航力輸給臺積電， 媒體報(bào)導(dǎo)三星與格羅方德合作A9芯片良率僅有30%，遠(yuǎn)落后于臺積電。 三星電子在網(wǎng)羅臺積電前研發(fā)大將及其部屬下， 關(guān)鍵制程技術(shù)源自于臺積電并領(lǐng)先使用更先進(jìn)的制程，但為何卻在實(shí)際使用的效能與良率輸給臺積電?

相較于臺積電的芯片制程是按部就班由28nm > 20nm Planner > 16nm FinFET演進(jìn)而來，三星則是由32nm/28nm Planner技術(shù)直接跳階到14nm FinFET技術(shù)。 由于半導(dǎo)體 FinFET技術(shù)與過去2D平面技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)不同， FinFET無論在制程、設(shè)計(jì)、IP與電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具各方面都必須經(jīng)過克服眾多挑戰(zhàn)才能成熟，就結(jié)果論來看，三星似乎尚未能成熟駕馭 FinFET這項(xiàng)新技術(shù)，尤其是良率與漏電控制上 。 三星雖然挖走了臺積電FinFET技術(shù)的戰(zhàn)將 ， 但高階主管通常只記得大方向，防漏電及改善良率的苦功則還是要仰賴基層大量、高素質(zhì)且年輕的肝堆砌而來， 這目前仍是臺積電的強(qiáng)項(xiàng) 。 兩家公司產(chǎn)品的效能的差異，以跑步來舉例，三星雖然速度優(yōu)于臺積電，但跑起來卻老是蛇行，最終還是輸給直行的臺積電 。

不過，話雖如此，三星A9的效能仍是通過Apple的認(rèn)可，不是三星A9的效能不好，而是臺積電做得太好 。 基于成本的考量與Apple過去的風(fēng)格，三星仍在A9處理器訂單爭奪上占了上風(fēng)。 雖然臺積電暫時(shí)透過法律途徑暫時(shí)讓梁孟松無法正式在三星任職，但關(guān)鍵人才遭挖角導(dǎo)致原本技術(shù)的落差鴻溝被彌平的傷害已經(jīng)造成，臺積電仍將面臨三星與中國很大的挑戰(zhàn)與嚴(yán)酷考驗(yàn) 。 臺積電如何善用蔣尚義的指導(dǎo)及過去數(shù)十年累積的經(jīng)驗(yàn)與基礎(chǔ)盡早讓臺積電7nm做到全世界最領(lǐng)先，將是臺積電擺脫三星纏斗之道 。