台积电或将承担A17芯片缺陷成本，苹果将省下数十亿美元

据 The Information 报道，台积电和苹果已签署一份协议，前者将吸收生产苹果 A17 芯片时出现缺陷产品的成本，该协议将替苹果在 iPhone、iPad、Mac 芯片方面节省至少数十亿美元的成本。

另外根据协议，虽然 A17 芯片缺陷率偏高，但苹果仍然可以长期优先享受台积电的先进技术，而对台积电而言，苹果订单量庞大到足以抵销额外成本。

报道指出，台积电的 3nm 晶圆厂制程良率在 70%-80% 之间，这意味着采用新技术生产的芯片中有多达五分之一是有缺陷的，但苹果不会替这些缺陷产品买单。

晶圆厂使用大型硅晶圆一次制造多个芯片，然后将晶圆切成许多单独的处理器芯片，这是很正常的，尤其是在全新制造工艺的早期阶段，许多 die 最终都会出现缺陷，要么根本无法工作，要么不符合订购公司的规格。

通常，芯片设计者必须为每个芯片付费，无论它是否有效，这是公司会出售以较低时钟速度运行的芯片的主要原因，这样，他们就可以从有缺陷的 die 中收回一些钱，而不是一无所获。苹果与台积电的订单显然足够大，台积电有能力不向苹果收取有缺陷芯片的费用。

The Information 称，台积电 2022 年营收 720 亿美元中，苹果占了 23%，使苹果成为「迄今为止台积电最大的客户」。几个月来一直有报道称，苹果已在短期内购买了台积电全部 3nm 制造产能，台积电的 3nm 技术将独占苹果「大约一年」，之后才会有产能允许其它公司使用它。

自从苹果公司在 2014 年开始使用台积电生产苹果 A8 和 iPhone 6 以来，这笔交易显然已经到位。苹果一度使用多种来源来生产其处理器，在一些 iPhone 中使用三星制造的处理器，而在一些 iPhone 中使用台积电制造的芯片。但过去十年的大部分时间里，苹果公司的所有芯片都是在台积电生产的。

简而言之，苹果作为台积电最大客户，台积电正在帮助这家 iPhone 制造商在竞争中保持领先地位，同时节省数十亿美元。

至于苹果将在竞争中领先多远，The Information 指出，英特尔是目前唯一一家明年有 3nm 芯片业务的客户。

此前有报道称，苹果已向台积电下单 3nm 芯片。但根据 The Information 报道，台积电之所以能够开发出更新的技术，是因为苹果愿意尽早批量订购新的芯片。

因此，苹果正在资助 3nm 芯片的开发。一旦缺陷改善、产能增加，台积电将能向其它没有这类私下协议交易的公司出售 3nm 芯片。

据统计，采用 3nm 制程意味着即将推出的 iPhone 15 可能会因为这项技术提高 35% 的效能。截稿前，苹果和台积电均未对此公开置评。

苹果预料将在 9 月 13 日左右发布 iPhone 15 和 iPhone 15 Pro，其中只有后者采用最新的 A17 芯片。

A17 能否为 iPhone 15 带来质的飞跃？

2022 年，A16 是 iPhone 14 Pro 的专属，而标准版 iPhone 14 使用的是 A15。我们预计今年会重演这种模式，新的 A17 是 iPhone 15 Pro 和 iPhone 15 Pro Max（或 iPhone 15 Ultra）独有的，而标准的 iPhone 15 将使用 A16。

这是苹果在可预见的未来的发展方向吗？对 Apple 来说，它降低了成本，并有助于在普通机型和 Pro 机型之间形成更大的差异化，这往往会促使客户购买更昂贵的 iPhone。

A14、A15 和 A16 均采用台积电的 5nm 制造工艺。诚然，这个过程随着时间的推移而发展，生产出密度更高、能效更高的芯片，但没有什么比向下一个主要工艺节点的飞跃更重要的了。这就是我们几乎肯定会通过 A17 获得的结果——第一款采用台积电 3nm 工艺制造的消费类芯片。

Apple 将享受 3nm 工艺的优势，最大的优势是密度更高——A16 大约有 160 亿个晶体管，预计 A17 的晶体管数量将超过 200 亿个，可能高达约 240 亿个。

3nm 工艺提供更高的能效，具有可比速度的可比芯片，但苹果不会以可比速度制造可比芯片。最大功耗将受到电池尺寸、散热和其它因素的限制，我们不能指望仅从转向 3nm 工艺后电池寿命就会发生巨大变化。至少，不是为了在全功率下主动使用——在这种情况下，不仅芯片可能消耗几乎同样多的功率，而且显示器和收音机也会造成很大的功率消耗。

我们可能会看到的一些改进是待机模式，随着转向 3nm 工艺，待机模式可能会明显好转。

ARM 在 2021 年推出了 v9 架构，我们认为 A16 可能是苹果首款支持新的 v9 指令集的芯片，它支持带有大量 Apple 自己的扩展的 ARM v8.6。今年，由于晶体管预算更高，似乎有可能支持 ARM v9。

ARM v9 指令集和架构提供了哪些优势？Apple 设计了自己的 CPU 内核，v9 架构承诺的许多性能优势已经在 Apple 的设计和 ARM 扩展中实现。事实上，Snapdragon 8 Gen 1 是首批采用 ARM Cortex-X2 内核并支持 ARM v9 的高端智能手机 CPU 之一，Apple 的 A15 性能远远超过它。

很多声称 ARM v9 比 ARM v8 提供了 30% 的性能改进，但这是针对 ARM 自己的核心设计，并没有考虑自定义扩展的使用。Apple 在这方面完全不同——我们可能不会看到 A17 的 CPU 性能提高 30%。

Apple 用于 A17 的新 CPU 内核几乎肯定会更快，但不一定是因为转向了 ARM v9。CPU 核心性能受指令集、分支预测、指令解码、执行单元、缓存结构和大小、时钟速度以及许多其他因素的影响。

就一般核心数量而言，Apple 似乎没有太多理由超越自 A11 仿生以来一直存在的 4 个效率核心和 2 个性能核心。我们只希望它们的性能提高 15%。

回顾一下过去几年的 CPU 性能提升，我们预期 Geekbench 5 的单核分数在 2100-2200 之间，多核分数刚刚超过 6000。Geekbench 6 刚刚发布，我们没有多年的基准数据来做出准确的预测，但单核分数超过 2800，多核分数超过 7300 似乎是合理的。最近的泄密事件声称单核得分为 3019，多核得分为 7860，这并非不可能。

A17 的单核分数类似于最新的 Ryzen 高端台式机 CPU 和第 13 代酷睿 i7 英特尔处理器，但多核分数要低得多分数。A16 已经完全击败配备顶级 Snapdragon 8 Gen 2 的 Android 手机，而 A17 应该只会扩大差距。

如果说这些年来我们学到了什么，那就是 Apple CPU 的性能提升有多稳定。无论哪一年架构发生重大变化或制造工艺飞跃，单核和多核性能几乎呈直线上升。预计今年会有类似的改善是非常合理的。

GPU 是 A17 可能非常有趣的一个领域。苹果一直在将每个新的 A 系列芯片的 GPU 性能平均提高 20% 左右，尽管它可以在 15%-30% 之间的任何地方。没有太大变化的是 GPU 的整体功能集。它变得越来越快，并且有一些小的新功能，如可变光栅化率和 GPU 计算的 SIMD 改进，但苹果在光线追踪加速等重要功能方面落后于桌面 GPU 多年。

有消息称 A16 打算拥有一个主要的 GPU 架构，但它没有及时准备好，所以它得到了与 A15 相同的 GPU（但更多的内存带宽提高了性能）。

我认为 Apple 很可能已经为 A17 准备了更新的 GPU 架构。光线追踪加速等功能对 iPhone 来说可能并不重要，但这种 GPU 设计将在未来的 M 系列 Mac 处理器中找到用武之地，因为缺少光线追踪加速等高级 GPU 功能使它们远远落后于最先进的技术水平。

我们还可以期待当前使用 GPU 进行计算的 3D 游戏和应用程序的性能提升。当架构发生变化时，加速往往是可变的。

保持大约 20% 的加速，Geekbench 5 GPU 计算得分超过 18,000。请记住，该基准衡量的是 GPU 的计算性能，而不是其渲染 3D 图形的能力。

对于 3D 图形，20% 的加速将导致 3DMark Wild Life Unlimited 测试以大约 88fps 的速度运行，而 A16 为 74fps。目前，Snapdragon 8 Gen 2 在此测试（以及其它 3D 图形测试）中比 A16 更快，但这将使 Apple 略微领先。

相对于 CPU 的改进，GPU 的性能每年变化更大。从 A15 到 A16 的改进是微不足道的，这主要是由于时钟速度的轻微改进和内存带宽的改进。今年，如果我们同时获得新的 GPU 架构和主要的制造工艺改进，飞跃可能会大得多。

我们预计 Apple 将继续投资于其 H.264、HEVC 和 ProRes 格式编码器的性能和能效。