[轉載]三星冤死：iPhone 6s A9表現不一 都怪蘋果自己！

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前陣子蘋果iPhone 6s/Plus續航力表現與溫度落差都被歸咎於三星的工藝技術問題，但事實上似乎不是如此。工藝是影響晶片性能與功耗表現的重要因素，對蘋果最新版本的iPhone 6s而言，似乎重要性要更高。

我們都知道，新版iPhone的A9晶片分別以台積電的16nm與三星電子14nm製造。在部分用戶發現利用Geekbench這套測速程式在非常高壓的測試情境之下，使用不同來源晶片的iPhone有著截然不同的表現，使用台積電16nm工藝A9的iPhone電池壽命明顯比使用三星電子14nm工藝的A9要來得長，同時溫度也要更低。

所以三星電子的14nm工藝遠比台積電的16nm工藝糟糕？這結論，可能下的太早了。



根據Chipworks的晶片解析，三星確定使用較早的14nm LPE（low-power early）工藝，而台積電則是有很大的機率使用其最新的16nm FinFET+。

我們相當清楚，16nm FinFET+是台積電為了對抗三星在14nm工藝的功耗與面積優勢而緊急提出來的方案，取代原本在性能與面積偏弱勢的16nm FinFET，由於只是工藝部分的小調整，既有的晶片設計很容易就可以從16nm FinFET升級到16nm FinFET+，當然，如果是像海思這類客戶已經開光罩投產，要用FinFET+可能還是要重新投片。

三星也提出14nm LPP（low-power plus）反制，在性能與功耗上都會比原本的LPE更好。目前三星電子14nm LPP還未正式量產，最快導入該工藝的將是高通驍龍820及自家的Exynos M1，投產時間預計在2015年第四季。

從Chipworks的解析中可以發現，三星14nm LPE工藝在晶片面積方面要比台積電的16nm更小，當然，這也符合業界的預期以及台積電之前在法說會的說法。在面積上大約有10%的落差，這會許也是蘋果會選擇三星電子作為A9的主要代工夥伴的原因之一。

目前三星電子和台積電在14nm與16nm之間的晶圓報價差距約在3成，如果加上面積的差異，且不計算良率的話，那麼單位晶片的成本差距可能就會達到約4成，面對這麼龐大的成本差距，即便二者在工藝性能上有差距，蘋果會如何取捨其實不言可喻。

當然16nm FinFET+的確有其性能優勢，但不同工藝的A9在CPU的性能極端測試表現落差如此之大，真的只是單純工藝的因素嗎？

我們可以看看更多的測試細節，可以發現如果是測試GPU高負載運算，二者在功耗表現方面其實差距微乎其微，如果單純只是因為工藝的因素，不會CPU落差這麼大，GPU卻幾乎沒有落差。

另外，在多數情況之下，基於不同工藝A9的手機在性能與功耗上其實沒有太大的不同，因此我們可以大膽推論CPU部分的設計可能出了問題。



從Chipworks的晶片照片也可以發現，不同工藝的A9在晶片佈局方面也不一樣，當然，這是因為三星和台積電在周邊的IP方案也不同，必須根據不同的工藝設計與優化，但是不是因為這些搭配的差別，使得晶片上的佈局出了問題，才是導致CPU在功耗方面落差如此大的元兇？

在極端情況之下的CPU負載測試雖然對於晶片體質是一大考驗，但對於判斷晶片的日常應用體驗其實一點幫助也沒有，跑3D遊戲，大部分的功耗落在GPU上，看網頁與傳輸資料，基頻與Wi-Fi晶片功耗也要考慮進來，甚至螢幕也是功耗大戶。

另外，所有ARM架構高端處理器在高壓負載之下，溫度要是上升到一定程度就會強制降頻，換句話說CPU的高壓負載測試情況下，從滿電到沒電，應該有99%的時間都是在6成，甚至一半的頻率限制下運作，加上整個系統也有功耗預算限制，某些評論說三星電子工藝耗電的問題可能是因為比較不耐高頻運作，其實也無法反映CPU高壓測試的結果。

三星自己的14nm LPE工藝方案Exynos 7420早期曾有因為工藝質量不穩定，導致不同批次在CPU電壓的需求有落差，因而功耗與溫度，甚至性能不同的問題發生，但從不同工藝A9的CPU高壓測試觀察，所有基於三星電子14nm LPP工藝的A9在電池壽命和溫度都有一致的結果，並沒有表現特別好、或者是接近台積電版本測試結果的狀況，所以也可以排除可能是工藝質量不穩定的推論，也證明三星電子14nm LPE雖然弱於台積電，但質量應該算穩定。畢竟客戶是蘋果，他們可不會接受質量落差太大的狀況。

另外，傳聞蘋果也要為了功耗落差的問題重新修改在三星電子投產的A9，如果該傳聞為真，也等同蘋果承認是自己設計的問題，加上三星電子在這陣風波中完全不吭聲，更可能落實了以上的推論。