華為、蘋果爭「世界首款7納米」，台積電：穩了！

「穩了」！

昨天，在蘋果2018秋季新品發布會剛剛結束後的凌晨3點零1分，華為消費者BG CEO余承東在微博上發文：「穩了，我們十月十六日倫敦見！」

10月16日，倫敦，正是華為下半年旗艦機 Mate20 系列的發布時間和地點。

隨後，「華為終端公司」微信號發布海報，標語為——「謝謝你，給了我們做英雄的機會」。

這簡直就像某老壇酸菜牛肉麵的廣告最後直接說別人抄襲一樣，華為要表達的意思也再明顯不過。

今年，蘋果的新品外觀雖無太大新意，價格反而讓人「驚喜」：「廉價版」iPhone XR起售價6499元，頂配版iPhone XS MAX則高達12799元。

缺乏新意卻昂貴的蘋果新品，可能讓中國消費者有更多的興趣關注國產手機。

在這樣一個日子裡，華為這一波操作不僅引起輿論熱議，熱心網友還紛紛在線激情P圖，為華為助威，順帶把華為送上了微博熱搜。

蘋果A12 vs 華為麒麟980：究竟誰才是全球首款7納米AI晶片？

這次輿論關注的一個最大焦點，是蘋果和華為雙方都在各自發布會上公開宣稱為「全球首款7納米手機SoC」的蘋果A12和華為麒麟980。

晶片決定了手機應用程式的種類和性能，先把誰是「全球首款」這個問題放在一邊，新智元根據公開資料，整理了A12和麒麟980的性能規格對比：

A12仿生：iPhone 迄今最智能、 最強大的晶片

蘋果的新款 A12 仿生晶片（A12 Bionic）由 4 個 GPU 核心、6 個 CPU 核心以及 8 核心的 「神經網絡引擎」 組成，用於處理機器學習任務。

根據蘋果公司的說法，這種神經網絡引擎每秒能執行 5 萬億次運算，是之前的八倍，消耗的能量只有之前版本的十分之一。

在開始拆解分析蘋果A12仿生之前，我們應該提一下去年A11仿生的重要升級也很重要。

該處理器採用全新的性能控制器，允許 A11 同時運行所有六個內核，以實現密集型工作負載。

蘋果在移動硬體領域真正改變了遊戲規則，這一事實鞏固了蘋果在智慧型手機處理器頂端的領先優勢。

回到A12仿生，在 CPU 核心中，有兩個是為性能而設計的，比前一代 A11 仿生晶片快 15%。

其他 4 個 CPU 核心都是為提高效率而設計的，比 A11 仿生晶片節能最高達 50%。

系統可以決定如何組合分配三種類型的核心，以最高效地運行任務。

A12仿生的 GPU 為四核心，與 A11 仿生相比速度提升 50%。

對於這個四核心的GPU，除了知道它是定製設計的外，現在還沒有任何公開架構細節。

這個GPU最早出現在A8上，具有定製的著色器核心（shader core）和編譯器。

蘋果去年正式與Imagination Technologies分道揚鑣，但早在那之前蘋果就開始著手自研定製設計。

最大的重頭戲是8核心的神經網絡引擎，這是蘋果處理器升級的真正優勢。

A11的神經網絡引擎只有兩個核心，A12將其增加到8個——相應地，峰值性能增加到5 TFLOPS，即每秒執行 5 萬億次運算。

這是8倍的提升，顯示出密集SoC的強大優勢。

此外，A12的ISP（圖像信號處理器）也加持了神經網絡引擎，新iPhone系列的智能HDR效果有了大幅提升。

八核心的神經網絡引擎

最後，半精度浮點數（16 位）也出現在 A12 上。

在 A8 之後，Apple 開始轉向 16 位，A12 的神經引擎也是如此。

這使得晶片可以快速執行操作並節省電力。

神經網絡引擎能力的提升，也增強了新 iPhone 的機器學習能力，包括發送信息、拍照、人像模式、AR 功能、甚至原彩顯示，都可以調用神經網路引擎進行學習優化。

包括 Siri 在 iOS 12 中也擁有更強的學習功能，可以深度學習用戶的使用路徑與習慣。

值得一提的是，這些神經網絡功能的運算調用，所消耗的電量僅為前代產品的十分之一。

AR 功能調用神經網絡引擎

A12仿生的神經網絡引擎也開放給 Core ML 平台，Core ML 運行速度比 A11 仿生提高 9 倍。

開發者可將強大、實時的機器學習應用到自己的 app 中，讓學習在 iPhone 上即可進行。

VLSI 研究分析師 G. Dan Hutcheson 稱，A12 仿生晶片是 「一項令人印象深刻的壯舉」，他說該晶片 「表明沿著摩爾定律這條路走下去，對各廠家來說仍然有吸引力」。

麒麟 980：創造了 6 個世界第一

華為的麒麟 980 晶片於 8 月 31 日在柏林 IFA 2018 上亮相。

它將 69 億個電晶體封裝在一塊 1 平方厘米的晶片上。

華為宣稱，麒麟 980 創造了 6 個世界第一：

• 全球最早商用的台積電 7nm 工藝的手機 SoC 晶片

• 全球首次實現基於 ARM Cortex-A76 開發的商用 CPU 架構，最高主頻可達 2.6GHz

• 全球首款搭載雙核 NPU

• 全球最新採用 Mali-G76 GPU

• 全球最先支持 LTE Cat.21，峰值下載速率 1.4Gbps，達到業內最高

• 支持全球最快 LPDDR4X 顆粒，主頻最高可達 2133MHz，同樣業內最高

具體來說，麒麟 980 是第一款使用基於 Arm Cortex-A76 處理器的晶片，與其前身 A73 和 A75 相比，性能提高了 75%，效率提高了 58%。

它有 8 個內核，2 個是基於 A76 的大型高性能內核，2 個同樣是 A76 的中等性能內核，以及 4 個基於 Cortex-A55 設計的小型高效內核。

這個系統運行在 ARM big.LITTLE 架構的一個變體上，其中大型處理器處理即時、密集的工作負載，小型處理器負責持續的後台任務。

麒麟 980 的 GPU 組件稱為 Mali-G76，與上一代相比，它的性能提升了 46%，效率提升了 178% 的。

麒麟 980 晶片還有一個雙核神經處理單元。

用業界最常用的圖像識別速率做標準，使用雙核 NPU 的麒麟 980 每分鐘識別圖片的數量達到 4500 張，比 970 增加了一倍多。

華為還設計了一個名叫 「Flex-Scheduling」 的智能調度機制，能根據手機運行的應用智能地進行三級的調度，比如播放音樂就只需要一個小核，使用社交軟體就動用中核，當有很多大量的負載，比如玩大型遊戲時，就會使用大核。

蘋果華為相爭，台積電成最大贏家

很難說蘋果A12仿生和麒麟980誰是真正的「王者」。

光看數據，蘋果強調每秒計算次數，華為強調圖像識別速度，誰更厲害可能要等 10 月 16 日搭載麒麟 980 的華為 Mate 20 系列正式發布，拿真機測評才知道。

不過，A12處理器最傲人的是神經網絡引擎的強化，一下子比上代提升9倍，有網友認為相比980的NPU可能是碾壓級的。

蘋果A12也好，華為麒麟980也罷，如果非要指名點姓說一家，誰才是真正的「全球首款7納米晶片」，那答案則是生產這兩種晶片的台積電。

台積電7納米晶片製作工廠。

來源：Apple

事實上，現在的市場形勢對台積電非常有利。

全球第二大晶圓代工廠格芯 (Global Foundries) 上月底宣布，將無限期擱置7納米投資計劃。

格芯執行長 Tom Caulfield表示，執行此計劃的背後原因是：無法承受與三星和台積電的競爭壓力。

該公司希望避免將其大部分研究和設備預算，投入到可能永遠無法獲得回報的工作中。

格芯的重要客戶是AMD，主要代工AMD的Ryzen、Radeon晶片。

而此項宣布將使AMD將轉向台積電。

這對台積電來說也是一份意外之喜，據報導，AMD的相關訂單價值高達15億美元，但目前台積電是唯一量產7nm代工廠，未來兩三年還有可能增加到50億美元。

儘管其他有可能角逐霸主之位的三星和英特爾也曾表示預定在2018年提供代工業者7納米節點的對應技術，但台積電在這一方面仍處於領先位置。

為了摩爾定律「續命」，台積電也拼了老命

至於台積電本身，為了給摩爾定律「續命」，這家半導體巨頭也可謂是拼了老命。

在大多數人感嘆摩爾定律已經走向完結的當口，除了早早投入7納米工藝研發，並於2017年第二季度進入試產階段。

台積電使用DUV光刻的第一代7nm FinFET與此前10nm FinFET製程相比，7nm FinFET將可在電晶體數量不變的情況下使晶片尺寸減少37％，或在電路複雜度相同的情況下降低40％的功耗。

為了滿足聯發科、海思和高通等無晶圓廠客戶不斷增長的需求，台積電還提前在2018年第二季度將7納米工藝技術推向大規模生產。

據台灣當地媒體DIGITIMES今年6月報導，有消息人士稱，台積電已經收到越來越多的7納米訂單，還有更多的無晶圓廠客戶打算跳過10nm工藝，轉而直接使用7nm。

2016年，台積電就對外宣稱，預計投入250億美元，建設製造5納米工藝晶片的工廠，並計劃於2020年上半年推出5納米工藝的晶片。

不僅如此，台積電還表示，計劃在2022年之前籌建並運營全球首個3nm半導體晶圓廠，雖然有關其對環境潛在影響的公眾聽證會還在進行中，並且有可能減緩其計劃。

但無論如何，3納米已經逼近晶片上能容納電晶體數量的極限，再往下縮就不得不考慮電子的量子效應。

IBM高管在日前在一次公開發表會議上說，3年內量計算機就將成為現實。

在摩爾定律這條路上，在代工廠這個商業模式上，台積電非常成功，現在以及未來幾年也將很輝煌，但良品率和研發投入高昂的5納米、3納米工藝，性價比是否真的值得？

最終，由此帶來的性能提升，以及費用增長，都將落到消費者身上。

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