苹果芯片从 A7 到 A18 Pro 芯片晶圆成本飙升 2.6 倍

1 月 6 日消息，在智能手机芯片领域，苹果公司的 A 系列处理器宛如一颗璀璨明星，其经历的技术演进堪称波澜壮阔。回首往昔，从 2013 年横空出世、采用 28 纳米工艺的 A7 芯片，到 2024 年集诸多前沿科技于一身、采用 3 纳米工艺的 A18 Pro 芯片，这十余年间，苹果在芯片的核心数量、晶体管密度以及功能特性等关键维度上，实现了令人惊叹的跨越式发展，不断突破着行业极限。然而，科技进步的道路从来都不是一帆风顺的，随着制程技术向着更精微的方向高歌猛进，芯片制造成本也如同脱缰野马一般大幅攀升，这无疑给苹果公司带来了前所未有的新挑战，使其站在了技术与成本的天平两端，艰难寻求平衡。

从苹果 A7 到 A18 Pro 芯片，有一组数据格外引人注目：晶体管数量激增 19 倍，晶圆成本飙升 2.6 倍。这背后蕴含着怎样的科技密码与产业变革呢？根据市场研究机构 Creative Strategies 的首席执行官兼首席分析师本・巴贾林（Ben Bajarin）精心撰写的报告，苹果 A 系列芯片的晶体管数量呈现出爆炸式增长，从 A7 的 10 亿个一路飙升至 A18 Pro 的 200 亿个。这般迅猛的增长态势，与芯片功能的持续拓展紧密相连、互为因果。A7 芯片彼时仅配备了两个高性能核心以及一个四集群 GPU，功能相对基础；而如今的 A18 Pro 则宛如一个性能怪兽，拥有两个高性能核心、四个能效核心、一个 16 核神经网络处理器（NPU）和一个六集群 GPU，能够从容应对诸如复杂图像渲染、人工智能运算等高强度任务，为用户带来极致流畅的使用体验。

值得一提的是，尽管芯片功能实现了大幅增强，A 系列的芯片尺寸（die size）却神奇地保持在 80 至 125 平方毫米之间，并未随着功能的膨胀而失控。这一成就的背后，离不开台积电（TSMC）先进制程技术所带来的晶体管密度提升这一关键因素。台积电宛如一位幕后英雄，凭借其精湛工艺，助力苹果在方寸之间容纳更多晶体管，实现芯片性能的飞跃。

然而，当我们把目光聚焦于晶体管密度的发展曲线时，却发现近年来其提升速度明显放缓，如同一位奔跑许久的运动员逐渐力竭。巴贾林指出，早期的制程节点（如从 28 纳米到 20 纳米，再到 16/14 纳米）阶段，晶体管密度实现了令人瞩目的显著增长，每一次制程的迭代都伴随着密度的大步跨越；而近期的 N5、N4P、N3B 和 N3E 等制程技术，虽然依旧代表着行业前沿，但在密度提升幅度上却显得有些力不从心，相较以往变小了许多。晶体管密度提升的高峰期出现在 A11（N10，10 纳米级）和 A12（N7，7 纳米级）左右，分别增长了 86% 和 69%，那是晶体管密度发展史上的高光时刻。而反观 A16 至 A18 Pro 芯片，其密度提升则明显放缓，背后的主要原因是静态随机存取存储器（SRAM）的缩放速度减缓，如同一条高速公路上出现了瓶颈路段，制约了整体的通行效率。

尽管技术进步带来的收益如同逐渐干涸的泉水，变得越来越少，但芯片制造成本却如汹涌潮水，大幅上涨。报告显示，晶圆价格从 A7 的 5000 美元一路攀升至 A17 和 A18 Pro 的 18000 美元，令人咋舌；而每平方毫米的成本也从 0.07 美元急剧增加到 0.25 美元，这一系列数据直观地反映出芯片制造行业成本飙升的严峻现实。巴贾林表示，这些数据均来源于严谨的第三方供应链报告，并经过多方交叉验证，确保了数据的可靠性。尽管如此，由于并非官方直接披露的信息，所以在引用和解读时，仍需谨慎对待，避免过度解读或误判。

从苹果 A7 到 A18 Pro 芯片，在提升性能方面，苹果同样面临着诸多挑战，宛如逆水行舟。近年来，A 系列芯片的性能提升速度有所放缓（A18 和 M4 系列除外），尤其是在每周期指令数（IPC）吞吐量上，新一代架构想要实现突破的难度愈发加大，如同攀登一座越来越陡峭的山峰。尽管如此，苹果凭借深厚的技术底蕴，每一代产品都成功地保持了能效比的提升，这无疑是在困境中的一抹亮色。巴贾林指出：“在 IPC 提升难度加大的情况下，苹果通过优化能效比，即使成本增加，也是一种可行的策略，就好比在资源有限的情况下，合理分配，实现效益最大化。”

值得格外留意的是，台积电在晶圆生产中采用了一种别具一格的商业模式，为整个芯片产业链增添了一抹独特的色彩。根据行业报告，台积电向客户提供的晶圆包含可销售和不可销售的芯片，实际芯片数量取决于制造良率这一关键指标。如果实际良率低于预期目标 10% 至 15%，台积电可能会向客户提供经济补偿或折扣，以确保客户的利益不受损，这种灵活的商业策略既保障了客户权益，也维护了自身的合作关系。作为台积电最新制程技术的首要客户，苹果在这场商业合作中占据着得天独厚的优势，有机会通过与台积电紧密协作，调整制造工艺，降低缺陷密度，从而提高良率，在成本控制这一关键战场上抢占先机。此外，还有传言称苹果是台积电唯一按芯片而非晶圆付费的客户，这一特殊待遇进一步凸显了苹果在供应链中的特殊地位，使其在与台积电的合作中拥有更多话语权，能够更好地根据自身需求定制芯片生产方案。

亿配芯城 ICGOODFIND总结：

在全球芯片产业竞争白热化的当下，苹果 A 系列芯片的发展既有辉煌成就，也面临重重挑战。亿配芯城与ICGOODFIND看到，其技术实现飞跃，却遭遇成本攀升、性能提升放缓难题，而台积电商业模式及双方合作又为苹果带来机遇，这为全球芯片研发、制造与合作提供借鉴，促使各方深思发展路径。