20nm技术竞赛：苹果VS三星

　　随着三星(Samsung)在上个月发布 Exynos 5430 双4 核心处理器，该公司可望成为出货 20nm 智慧型手机SoC的首家供应商。不过，苹果(Apple)最近刚发布了 iPhone 6 与 iPhone 6 Plus 手机，所搭载的自家 A8 处理器晶片一样采用了 20nm制程，而且新系列手机即将在9月19日开卖。而最先搭载 Exynos 5430 SoC的三星 Galaxy Alpha 智慧型手机也预计在九月上市。如今，究竟哪一款手机会先上市并不重要，有趣的是两家公司以全然不同的模式导入20nm新制程。

　　三星利用20nm制程来缩减功耗以及延长电池寿命，某种程度上是为了弥补 Alpha 手机由于支援 LTE-Advanced 数据晶片所需的额外功耗。以英特尔(Intel)的“Tick-Tock”制程架构模式来看， 5430 就像“Tick”一样仅微缩晶片尺寸而无显着的架构变化。

　　5430 的设计并未偏离三星先前采用28nm的元件，如 Exynos5420 和 5422。这几款元件都提供了结合4个 ARM Cortex-A15 和4个 Cortex-A7 CPU的big.Little架构以及类似的GPU。除了新的音讯处理元件与 HEVC (H.265)解码器以外， 5430 几乎就没有什么新特色了。然而，三星为这款元件的努力主要着重在降低功耗，而非明显增加更多逻辑元件。

　　相形之下，苹果 A8 就显得更加雄心勃勃。虽然我们还未看到晶片拆解(iPhone 6要到周五才上市)，但苹果公司表示，这款晶片内含20亿颗电晶体——比A7的电晶体数整整多了一倍。虽然电晶体数量加倍，但A8晶片面积还比A7更缩小了17%。A7的晶片尺寸为102mm2，而 比A7更小13%的A8晶片面积应该就是89mm2。

　　从28nm微缩到20nm制程，明显降低了电晶体的尺寸，但A8内含比A7更多两倍的电晶体数量，使其晶片尺寸应该会变得接近于A7。不过，苹果很可能是改善了64位元Cyclone CPU核心的封装方式，以及更多的电晶体可能内建更多快取记忆体，从而使其储存密度较CPU与GPU所用的逻辑晶片更高。

　　苹果致力于透过这额外的10亿颗电晶体来提高约25%的CPU性能，以及加速GPU性能达50%。同时，苹果并声称该元件更省电使其得以维持性能，而其它处理器则可能由于热而抑制了性能。

　　苹果宣称，iPhone 6的电池寿命约相当于采用 A7 的 iPhone 5S或甚至更好。更快速的 CPU 性能可能源于更优的 CPU 设计、更大的快取以及稍高于峰值时脉速度的多种性能提升。

　　GPU的性能提升几乎可以确定是来自于更多50%的GPU丛集。A7采用Imagination PowerVR Rogue GPU以及4个着色器丛集。A8更提升50%的性能则可直接归因于着色器丛集的数量增加了50%。此外，苹果也为其A8的影像处理性能进行了部份改进。

　　目前可提供20nm晶圆制造的来源有限。三星表示其20nm生产仅保留给内部使用，而未进行代工。因此，苹果A8究竟是由三星、台积电(TSMC)或二者皆有制造，目前还不得而知。虽然苹果和三星均为其最新智慧型手机SoC采用20nm制程，但高通的20nm Snapdragon 810 与 808 晶片则得等到2015年上半年才会出货。

　　为了大幅提升新款 iPhone 的产品性能，苹果选择在20nm制程额外使用10亿颗电晶体，但三星似乎更专注于降功耗以及缩小晶片尺寸，甚至略过了采用64位元ARMv8处理器。

　　由于三星拥有更大的全球产品市场，因此可能更关注于降低成本，以便能与联发科(MediaTek)、高通等公司竞争。苹果虽然更积极地提升产品性能与功能，但从前一代产品来看，两家公司的20nm SoC都未能在架构上带来显着改变或更新。因此，更显的变化可能必须要等到16nm/14nm FinFET制程节点了。

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