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蘋果A14、A15處理器用了5nm、3nm工藝又如何？成本只會更貴

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在之前的一篇有問有答中，我們解釋過先進半導體工藝對CPU性能的影響，通常來說製程工藝越先進，晶片電晶體集成度越高，核心面積越小，成本越低，而性能會更強，不過這個說法是針對單一晶片而言的，如果放到全局來考慮就不一樣了。

台積電、三星此前都宣布了5nm EUV工藝，據悉蘋果明年的A14處理器就會用上5nm EUV工藝，再下一代可能就是3nm工藝了，但是使用先進工藝的代價也是極高的，雖然電晶體密度會有數倍提升，但是總的晶片成本也從會16nm工藝的16美元左右增長到30美元。

在全球半導體製造廠商中，有能力也有資金進軍10nm以下節點的工廠就剩下英特爾、台積電、三星了，其中英特爾是自產自銷，代工廠商只有三星、台積電可選，這兩家公司在下一代工藝上也競爭激烈，工藝路線圖已經規劃到了5nm、3nm級別，而且用於建廠的投資都是200億美元級別的，投資巨大。

即便是進入到5nm、3nm工藝，製程提升帶來的性能進步越來越小，台積電、三星公布的5nm工藝電晶體性能提升只有15-20%左右的水平，而摩爾定律的失效引發的問題不只是性能提升不盡如人意，還有成本的大幅上漲，這個問題可能比性能提升更麻煩。

IBS公司此前基於蘋果A系列處理器做過模擬，預估蘋果在升級到10nm、7nm、5nm及3nm工藝之後的A系處理器電晶體密度、晶片面積、晶片成本等問題，其中16nm工藝下，晶片核心面積及約為125mm2，電晶體數量33億，每個晶圓毛產量478片，凈產量是359.74篇，晶圓報價是5912美元，算下來每10億電晶體成本約為4.98美元，核心成本則是16.43美元。

從16nm到10nm到5nm再到3nm，電晶體一路提升，從16nm的33億增長到3nm的141億，電晶體密度是不斷增加的，同時蘋果處理器的核心面積會縮小，不過10nm之後會維持在83-85mm之間，也導致每片晶圓產出的核心數量穩定在510到540片左右。

但是製程工藝越先進，難度越來越高，導致晶圓代工的價格大幅上升，從16nm工藝的5912美元一路漲到7nm的1萬美元再到3nm工藝的1.5萬美元，這也導致了5nm、3nm工藝的晶片成本漲到24、30美元，其中3nm工藝下接近16nm工藝成本的兩倍了。

考慮到16nm到3nm工藝之間歷經多代工藝升級，兩倍成本似乎不是不能接受，但是要考慮到電子產品在摩爾定律的支持下原本是要快速降低成本的，隨著時間的推移，電子產品價值也是在降低的，所以晶片成本翻倍上漲對蘋果以及其他廠商的考驗是非常大的。

此外，這裡談的還是晶片的製造成本，研發成本也是隨著工藝進步大幅提升的，專業網站Semiengingeering之前刊發過一篇文章，介紹了不同工藝下開發晶片所需要的費用，其中28nm節點上開發晶片只要5130萬美元投入，16nm節點需要1億美元，7nm節點需要2.97億美元，到5nm節點就是5.4億美元了，3nm工藝的設計費用現在還是未知數，按照這個比例算下去漲到10億美元也不是不可能。

如果算上研發、設計、流片等成本，未來5nm、3nm工藝的晶片成本恐怕要高到讓人咋舌了，能夠跟進最先進工藝的廠商只會越來越少。

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