隨著三星(Samsung)在上個月發布Exynos5430雙4核心處理器,該公司可望成為出貨20nm智慧型手機SoC的首家供應商。不過,蘋果(Apple)最近剛發布了iPhone6與iPhone6Plus手機,所搭載的自家A8處理器晶片一樣采用了20nm制程,而且新系列手機即將在9月19日開賣。而最先搭載Exynos5430SoC的三星GalaxyAlpha智慧型手機也預計在九月上市。如今,究竟哪一款手機會先上市并不重要,有趣的是兩家公司以全然不同的模式導入20nm新制程。
三星利用20nm制程來縮減功耗以及延長電池壽命,某種程度上是為了彌補Alpha手機由于支援LTE-Advanced數據晶片所需的額外功耗。以英特爾(Intel)的“Tick-Tock”制程架構模式來看,5430就像“Tick”一樣僅微縮晶片尺寸而無顯著的架構變化。
5430的設計并未偏離三星先前采用28nm的元件,如Exynos5420和5422。這幾款元件都提供了結合4個ARMCortex-A15和4個Cortex-A7CPU的big.Little架構以及類似的GPU。除了新的音訊處理元件與HEVC(H.265)解碼器以外,5430幾乎就沒有什么新特色了。然而,三星為這款元件的努力主要著重在降低功耗,而非明顯增加更多邏輯元件。
相形之下,蘋果A8就顯得更加雄心勃勃。雖然我們還未看到晶片拆解(iPhone6要到周五才上市),但蘋果公司表示,這款晶片內含20億顆電晶體——比A7的電晶體數整整多了一倍。雖然電晶體數量加倍,但A8晶片面積還比A7更縮小了17%。A7的晶片尺寸為102mm2,而比A7更小13%的A8晶片面積應該就是89mm2。
從28nm微縮到20nm制程,明顯降低了電晶體的尺寸,但A8內含比A7更多兩倍的電晶體數量,使其晶片尺寸應該會變得接近于A7。不過,蘋果很可能是改善了64位元CycloneCPU核心的封裝方式,以及更多的電晶體可能內建更多快取記憶體,從而使其儲存密度較CPU與GPU所用的邏輯晶片更高。
蘋果致力于透過這額外的10億顆電晶體來提高約25%的CPU性能,以及加速GPU性能達50%。同時,蘋果并聲稱該元件更省電使其得以維持性能,而其它處理器則可能由于熱而抑制了性能。
蘋果宣稱,iPhone6的電池壽命約相當于采用A7的iPhone5S或甚至更好。更快速的CPU性能可能源于更優的CPU設計、更大的快取以及稍高于峰值時脈速度的多種性能提升。
GPU的性能提升幾乎可以確定是來自于更多50%的GPU叢集。A7采用ImaginationPowerVRRogueGPU以及4個著色器叢集。A8更提升50%的性能則可直接歸因于著色器叢集的數量增加了50%。此外,蘋果也為其A8的影像處理性能進行了部份改進。
目前可提供20nm晶圓制造的來源有限。三星表示其20nm生產僅保留給內部使用,而未進行代工。因此,蘋果A8究竟是由三星、臺積電(TSMC)或二者皆有制造,目前還不得而知。雖然蘋果和三星均為其最新智慧型手機SoC采用20nm制程,但高通的20nmSnapdragon810與808晶片則得等到2015年上半年才會出貨。
為了大幅提升新款iPhone的產品性能,蘋果選擇在20nm制程額外使用10億顆電晶體,但三星似乎更專注于降功耗以及縮小晶片尺寸,甚至略過了采用64位元ARMv8處理器。
由于三星擁有更大的全球產品市場,因此可能更關注于降低成本,以便能與聯發科(MediaTek)、高通等公司競爭。蘋果雖然更積極地提升產品性能與功能,但從前一代產品來看,兩家公司的20nmSoC都未能在架構上帶來顯著改變或更新。因此,更顯的變化可能必須要等到16nm/14nmFinFET制程節點了。
(來源:eettaiwan 2014年9月17日)
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