苹果芯片研发成本曝光！

　　为iPhone 15 Pro和Pro Max 机型提供动力的A17 Pro 芯片是世界上第一个使用 3 纳米工艺的芯片，苹果已经期待在 2025 年推出 2 纳米芯片，并在 2025 年推出 1.4 纳米芯片，也许是早在2026年。
　　今天的一份新报告对这些难以想象的小工艺尺寸所涉及的内容进行了有趣的探讨……
　　苹果表示，A17 Pro 芯片在 GPU 设计方面实现了有史以来最大的飞跃。
　　iPhone 15 Pro 和 iPhone 15 Pro Max 搭载业界首款 3 纳米芯片 A17 Pro。A17 Pro 延续了苹果在智能手机芯片领域的领先地位，对整个芯片进行了改进，包括苹果历史上最大的 GPU 重新设计。
　　通过微架构和设计改进，新 CPU 的速度提高了 10%，神经引擎的速度提高了 2 倍，为 iOS 17 中的自动更正和个人语音等功能提供支持。
　　专业级 GPU 速度提升高达 20%，并带来全新体验，采用全新 6 核设计，可提高峰值性能和能效。现在，借助硬件加速光线追踪（比基于软件的光线追踪快 4 倍），iPhone 15 Pro 可提供更流畅的图形以及更身临其境的 AR 应用程序和游戏体验。iPhone 15 Pro 将逼真的游戏带到用户的手掌中，提供智能手机上从未见过的游戏机游戏。
　　虽然纳米数字曾经指的是晶体管栅极的物理尺寸，但现在情况已不再如此。相反，这些数字旨在为理解组件规模的缩小提供基础。
　　英国《金融时报》在关注芯片设计时指出，所使用的晶体管现在是逐个原子构建的，每秒开关数十亿次。
　　仅一平方毫米即可容纳 2 亿个晶体管，而一块芯片上则有数百亿个。制造商计划在不久的将来投入一万亿美元。
　　考虑规模的另一种方法是使用金属线将晶体管连接在一起。这些芯片中挤入了多少电线？将近 500 公里（310 英里）！
　　台积电在更小的芯片工艺方面处于世界领先地位，这就是为什么它是苹果 A 系列和 M 系列芯片的唯一供应商：没有其他芯片制造商能够在如此微小的尺寸上工作。
　　但任务的复杂性反映在设计和构建这些芯片的成本上。例如，在从 10 纳米到 5 纳米的转变中，据估计，苹果设计新芯片的成本从 1.74 亿美元增加到 5.4 亿美元。台积电为这些芯片建造制造工厂的成本同时从17亿美金上升到54亿美金。
　　用沙子制造碎片的整个过程没有太大变化。我们仍然加热沙子，提取硅，用棒制作酒瓶形状的“晶锭”，将其切成晶片，抛光这些晶片，在其中蚀刻图案，向它们喷射离子以形成导电和绝缘区域，以及添加电线来连接晶体管。
　　改变的是蚀刻和布线阶段的复杂性和精度。
　　对于最小的芯片，荷兰公司 ASML 制造的价值数百万美元的机器使用极紫外光来制作这些精细的模板。这些机器只有公共汽车那么大，但非常精确，它们可以引导激光击打远至月球的高尔夫球。
　　我们现在正在接近物理极限，即工艺可以变得更小，这就是为什么最新的芯片设计将多层堆叠在一起的原因。
　　“你真的开始扩展第三维，这是晶体管技术的前 60 年中从未使用过的东西，”英特尔的 Auth 说。“[当]你建造摩天大楼时，你开始耗尽横向缩小物体的能力，所以你开始建造，这就是我们正在做的”[...]
　　SemiAnalysis 的 Koch 表示，转向垂直设计和开发是“一件大事”，因为这是业界第一次承认它已经没有水平选择了。“我们在一个方向上放慢速度，但在另一个方向上加速，”他说。
　　苹果将不同芯片（或“小芯片”）封装在一起的方法也被视为未来。
　　封装的发展为半导体架构的另一个转变铺平了道路：“小芯片”。
　　工程师们正在从在单片硅上构建整个微处理器（单片“片上系统”）转向多芯片模块（MCM）。这些 MCM 将具有不同功能的芯片组构建在单独的硅片上，然后捆绑在一起，像单个电子大脑一样工作。
　　另一个计划中的开发是将电源和信号线分开——这是以前从未做过的事情。
　　电源线将从芯片的顶部（正面）移动到底部（背面），位于晶体管层下方，而不是上方。互连将保持不变。早期测试表明，这种直接供电路径和减少电线缠结可以提高效率。