臺積電或將承擔A17芯片缺陷成本，蘋果將省下數十億美元

據 The Information 報道，臺積電和蘋果已簽署一份協議，前者將吸收生產蘋果 A17 芯片時出現缺陷產品的成本，該協議將替蘋果在 iPhone、iPad、Mac 芯片方面節省至少數十億美元的成本。

另外根據協議，雖然 A17 芯片缺陷率偏高，但蘋果仍然可以長期優先享受臺積電的先進技術，而對臺積電而言，蘋果訂單量龐大到足以抵銷額外成本。

報道指出，臺積電的 3nm 晶圓廠制程良率在 70%-80% 之間，這意味著采用新技術生產的芯片中有多達五分之一是有缺陷的，但蘋果不會替這些缺陷產品買單。

晶圓廠使用大型硅晶圓一次制造多個芯片，然后將晶圓切成許多單獨的處理器芯片，這是很正常的，尤其是在全新制造工藝的早期階段，許多 die 最終都會出現缺陷，要么根本無法工作，要么不符合訂購公司的規格。

通常，芯片設計者必須為每個芯片付費，無論它是否有效，這是公司會出售以較低時鐘速度運行的芯片的主要原因，這樣，他們就可以從有缺陷的 die 中收回一些錢，而不是一無所獲。蘋果與臺積電的訂單顯然足夠大，臺積電有能力不向蘋果收取有缺陷芯片的費用。

The Information 稱，臺積電 2022 年營收 720 億美元中，蘋果占了 23%，使蘋果成為「迄今為止臺積電最大的客戶」。幾個月來一直有報道稱，蘋果已在短期內購買了臺積電全部 3nm 制造產能，臺積電的 3nm 技術將獨占蘋果「大約一年」，之后才會有產能允許其它公司使用它。

自從蘋果公司在 2014 年開始使用臺積電生產蘋果 A8 和 iPhone 6 以來，這筆交易顯然已經到位。蘋果一度使用多種來源來生產其處理器，在一些 iPhone 中使用三星制造的處理器，而在一些 iPhone 中使用臺積電制造的芯片。但過去十年的大部分時間里，蘋果公司的所有芯片都是在臺積電生產的。

簡而言之，蘋果作為臺積電最大客戶，臺積電正在幫助這家 iPhone 制造商在競爭中保持領先地位，同時節省數十億美元。

至于蘋果將在競爭中領先多遠，The Information 指出，英特爾是目前唯一一家明年有 3nm 芯片業務的客戶。

此前有報道稱，蘋果已向臺積電下單 3nm 芯片。但根據 The Information 報道，臺積電之所以能夠開發出更新的技術，是因為蘋果愿意盡早批量訂購新的芯片。

因此，蘋果正在資助 3nm 芯片的開發。一旦缺陷改善、產能增加，臺積電將能向其它沒有這類私下協議交易的公司出售 3nm 芯片。

據統計，采用 3nm 制程意味著即將推出的 iPhone 15 可能會因為這項技術提高 35% 的效能。截稿前，蘋果和臺積電均未對此公開置評。

蘋果預料將在 9 月 13 日左右發布 iPhone 15 和 iPhone 15 Pro，其中只有后者采用最新的 A17 芯片。

A17 能否為 iPhone 15 帶來質的飛躍？

2022 年，A16 是 iPhone 14 Pro 的專屬，而標準版 iPhone 14 使用的是 A15。我們預計今年會重演這種模式，新的 A17 是 iPhone 15 Pro 和 iPhone 15 Pro Max（或 iPhone 15 Ultra）獨有的，而標準的 iPhone 15 將使用 A16。

這是蘋果在可預見的未來的發展方向嗎？對 Apple 來說，它降低了成本，并有助于在普通機型和 Pro 機型之間形成更大的差異化，這往往會促使客戶購買更昂貴的 iPhone。

A14、A15 和 A16 均采用臺積電的 5nm 制造工藝。誠然，這個過程隨著時間的推移而發展，生產出密度更高、能效更高的芯片，但沒有什么比向下一個主要工藝節點的飛躍更重要的了。這就是我們幾乎肯定會通過 A17 獲得的結果——第一款采用臺積電 3nm 工藝制造的消費類芯片。

Apple 將享受 3nm 工藝的優勢，最大的優勢是密度更高——A16 大約有 160 億個晶體管，預計 A17 的晶體管數量將超過 200 億個，可能高達約 240 億個。

3nm 工藝提供更高的能效，具有可比速度的可比芯片，但蘋果不會以可比速度制造可比芯片。最大功耗將受到電池尺寸、散熱和其它因素的限制，我們不能指望僅從轉向 3nm 工藝后電池壽命就會發生巨大變化。至少，不是為了在全功率下主動使用——在這種情況下，不僅芯片可能消耗幾乎同樣多的功率，而且顯示器和收音機也會造成很大的功率消耗。

我們可能會看到的一些改進是待機模式，隨著轉向 3nm 工藝，待機模式可能會明顯好轉。

ARM 在 2021 年推出了 v9 架構，我們認為 A16 可能是蘋果首款支持新的 v9 指令集的芯片，它支持帶有大量 Apple 自己的擴展的 ARM v8.6。今年，由于晶體管預算更高，似乎有可能支持 ARM v9。

ARM v9 指令集和架構提供了哪些優勢？Apple 設計了自己的 CPU 內核，v9 架構承諾的許多性能優勢已經在 Apple 的設計和 ARM 擴展中實現。事實上，Snapdragon 8 Gen 1 是首批采用 ARM Cortex-X2 內核并支持 ARM v9 的高端智能手機 CPU 之一，Apple 的 A15 性能遠遠超過它。

很多聲稱 ARM v9 比 ARM v8 提供了 30% 的性能改進，但這是針對 ARM 自己的核心設計，并沒有考慮自定義擴展的使用。Apple 在這方面完全不同——我們可能不會看到 A17 的 CPU 性能提高 30%。

Apple 用于 A17 的新 CPU 內核幾乎肯定會更快，但不一定是因為轉向了 ARM v9。CPU 核心性能受指令集、分支預測、指令解碼、執行單元、緩存結構和大小、時鐘速度以及許多其他因素的影響。

就一般核心數量而言，Apple 似乎沒有太多理由超越自 A11 仿生以來一直存在的 4 個效率核心和 2 個性能核心。我們只希望它們的性能提高 15%。

回顧一下過去幾年的 CPU 性能提升，我們預期 Geekbench 5 的單核分數在 2100-2200 之間，多核分數剛剛超過 6000。Geekbench 6 剛剛發布，我們沒有多年的基準數據來做出準確的預測，但單核分數超過 2800，多核分數超過 7300 似乎是合理的。最近的泄密事件聲稱單核得分為 3019，多核得分為 7860，這并非不可能。

A17 的單核分數類似于最新的 Ryzen 高端臺式機 CPU 和第 13 代酷睿 i7 英特爾處理器，但多核分數要低得多分數。A16 已經完全擊敗配備頂級 Snapdragon 8 Gen 2 的 Android 手機，而 A17 應該只會擴大差距。

如果說這些年來我們學到了什么，那就是 Apple CPU 的性能提升有多穩定。無論哪一年架構發生重大變化或制造工藝飛躍，單核和多核性能幾乎呈直線上升。預計今年會有類似的改善是非常合理的。

GPU 是 A17 可能非常有趣的一個領域。蘋果一直在將每個新的 A 系列芯片的 GPU 性能平均提高 20% 左右，盡管它可以在 15%-30% 之間的任何地方。沒有太大變化的是 GPU 的整體功能集。它變得越來越快，并且有一些小的新功能，如可變光柵化率和 GPU 計算的 SIMD 改進，但蘋果在光線追蹤加速等重要功能方面落后于桌面 GPU 多年。

有消息稱 A16 打算擁有一個主要的 GPU 架構，但它沒有及時準備好，所以它得到了與 A15 相同的 GPU（但更多的內存帶寬提高了性能）。

我認為 Apple 很可能已經為 A17 準備了更新的 GPU 架構。光線追蹤加速等功能對 iPhone 來說可能并不重要，但這種 GPU 設計將在未來的 M 系列 Mac 處理器中找到用武之地，因為缺少光線追蹤加速等高級 GPU 功能使它們遠遠落后于最先進的技術水平。

我們還可以期待當前使用 GPU 進行計算的 3D 游戲和應用程序的性能提升。當架構發生變化時，加速往往是可變的。

保持大約 20% 的加速，Geekbench 5 GPU 計算得分超過 18,000。請記住，該基準衡量的是 GPU 的計算性能，而不是其渲染 3D 圖形的能力。

對于 3D 圖形，20% 的加速將導致 3DMark Wild Life Unlimited 測試以大約 88fps 的速度運行，而 A16 為 74fps。目前，Snapdragon 8 Gen 2 在此測試（以及其它 3D 圖形測試）中比 A16 更快，但這將使 Apple 略微領先。

相對于 CPU 的改進，GPU 的性能每年變化更大。從 A15 到 A16 的改進是微不足道的，這主要是由于時鐘速度的輕微改進和內存帶寬的改進。今年，如果我們同時獲得新的 GPU 架構和主要的制造工藝改進，飛躍可能會大得多。

我們預計 Apple 將繼續投資于其 H.264、HEVC 和 ProRes 格式編碼器的性能和能效。