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台積電為什麼完勝三星? 一顆iPhone處理器解密張忠謀六年布局

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台積電為什麼完勝三星? 一顆iPhone處理器解密張忠謀六年布局

圖片來源:flickr@Joseph Thornton,CC-BY-2.0

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台積電為什麼完勝三星? 一顆iPhone處理器解密張忠謀六年布局

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新款蘋果iPhone6s和6s Plus,首度由兩家廠商代工蘋果自行設計的處理器A9,也就是台積電和三星。此事台灣科技業、股民人盡皆知。直到著名的美國網站iFixit拆解兩款蘋果剛上市手機,發現台積電和三星製造的A9處理器,型號竟然不同,且可輕易辨識之後,全球才引發一股實測「台積貨」與「三星貨」效能差異的熱潮。

全球網民並驚訝的發現,依播放影片、跑測試軟體等不同方法,台積版處理器最高可比三星版省上近30%的電力。

此後在香港與其他國家掀起的拒買「三星貨」聲浪,逼著蘋果出面回應。蘋果發給美國著名科技網站Techcrunch的官方聲明為:「部分實驗室讓處理器維持高負載狀態,直到電力耗盡。這不符合真實生活的情境…我們的測試數據以及顧客資料(編按:監測已售出的蘋果手機)顯示,採用所有不同零件iPhone6s和6s Plus的真實電池壽命差異,差異僅在2-3%之間。」

但Techcrunch指出,蘋果以所有消費者的平均使用情境來看省電效能並不盡合理。因為不間斷的打手機遊戲、看視訊,可能正是某些科技重度使用者的「一般情境」,而那群人正是最在乎電池續航力的一群。

為什麼台積電製程在高負載狀態,能較對手大幅省電?

一位不願具名的電機系教授表示,台積電針對最新的16奈米FinFET製程,曾發表16篇技術論文;但從中看不出能大幅省電的端倪。但這不令人意外,台積電實際量產製程的性能,原本就常較公開資料要佳,「他本來就會留一手。」

他依學理分析,過去業界的努力方向,是致力於減少待機時的電力流失。但這回看來,台積電全新製程的強項是在高負載,能以更少的耗電量讓電晶體運作,「這就非常厲害。」

然而,不少人質疑,三星是14奈米製程,較台積電的16奈米製程為小。理論上,不是半導體製程更微小更省電嗎?

其實,這牽扯到台積電、三星兩強之爭,一段暗潮洶湧的角力過程。

一位前台積高階主管,曾向《天下雜誌》透露,台積電用於蘋果的16奈米FinFET製程,原本打算稱為20奈米FinFET。因為該製程的電晶體最小線寬(half-pitch)與量產的前一代20奈米CMOS製程差不多,只是換上革命性的超省電FinFET電晶體。

但客戶反應,你這個製程跟三星幾乎一樣,但三星叫14奈米,你叫20奈米。拿到市場賣,採用台積電製程的產品,很容易被認為落後三星一個世代而吃悶虧。

台積電從善如流,不久後改名,但只敢叫16奈米。「我們至少有點良心,不敢(像三星)那樣隨便叫,」這位前台積高層苦笑著。

回顧半導體製程歷史,過去的技術世代都謹守摩爾定律──一年半到兩年之間,電晶體最小尺度的線寬縮小0.7倍(面積縮小0.49倍,差不多是二分之一)。由國際組織─國際半導體技術藍圖聯盟(ITRS)統籌,帶領業界齊步走。

台積電過去也行禮如儀,90奈米、65奈米、45奈米的依續下去。
 
但在到了理應2010年上路的32奈米。當時剛回鍋擔任執行長的張忠謀突出奇招,跳過32奈米,推出電晶體面積小了20%的28奈米技術世代,效能、成本遠勝對手的32奈米產品。

三星、IBM、格羅方德陣營措手不及而步調大亂,28奈米因此成為台積電史上最賺錢、稱霸時間最長的一個世代。

這是向來以深思、戰略著稱的張忠謀,較不讓一般人熟悉的戰術面。

有此先例,這回三星「跳過」20奈米,直攻14奈米FinFET,也只能算是「以彼之道,還施彼身」的一次成功反擊。

然而,2016年的A10未來一役,三星卻可能全盤皆輸。

張忠謀四年前宣布台積電要跨入封裝領域,當時震驚業界。但現在證明成果豐碩,台積電最先進的整合扇出型(InFO)晶圓級封裝,可望首度應用在A10處理器。

花旗證券分析師Roland Shu在最新一篇報告表示,InFO業務應該短期內很難賺錢,但卻可以讓台積電建立與對手三星的差異化。如果明年推出的蘋果iPhone7的A10處理器採用InFO技術,基於InFO技術為台積電獨家擁有,「台積電極有可能拿下壓倒性比例的A10訂單。」

一位與台積電關係密切的相關業者也指出,台積電已確定靠著InFO技術,擊敗三星,拿下全部A10訂單。去年,台積電以8500萬美元向高通買下的龍潭廠,即規劃為InFO專用廠。目前已快馬加鞭的裝機、測試,預計明年第2季將開始量產,迎接A10訂單。

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