蘋果公司于2020年10月發(fā)布了新型智能手機(jī)“iPhone 12”系列,，搭載的是采用5納米工藝的全球首個(gè)名為“A14 BIONIC”芯片,。蘋果公司將“A14 BIONIC”芯片應(yīng)用到了iPhone 12,、新款“iPad Air”,。2020年11月蘋果公司又發(fā)布了搭載“Apple Silicon M1（采用5納米工藝）”的“MacBook Pro”,、“MacBook Air”,、“Mac mini”,。蘋果2020年秋季至冬季的新品都搭載了采用尖端5納米工藝的處理器,。
同一時(shí)期,，中國的華為/海思也發(fā)布了搭載5納米“Kirin 9000”的尖端智能手機(jī)---“Mate 40 Pro”,。
截止到2020年年末時(shí)間點(diǎn)，發(fā)布搭載5納米處理器的智能手機(jī)的廠家僅有蘋果和華為兩家公司,，其處理器都是臺(tái)灣TSMC生產(chǎn)的,。就這樣，TSMC率先開啟了5納米時(shí)代,。
三星連續(xù)發(fā)布數(shù)款采用5納米工藝的產(chǎn)品
2021年初,，Samsung Electronics（以下簡稱為“三星”）為了追趕TSMC,，連續(xù)發(fā)布了數(shù)款搭載5納米工藝處理的產(chǎn)品。下面進(jìn)行詳細(xì)解說,。
下圖1是中國小米發(fā)布的高端智能手機(jī)“Mi 11”的分解圖片,。拆下背面蓋板和主板后，放大的處理器照片,。處理器采取疊層封裝技術(shù)（Package On Package,，POP），上部封裝為DRAM,，下部封裝為處理器,。
圖1：2021年1月發(fā)售的小米“Mi 11”。（圖片出自：Technology Analyze Everything）
“Mi 11”在攝像頭上也十分出色,，搭載108M（1億800萬）像素的CMOS圖像處理器,。DRAM為8GB的LPDDR5，處理器為美國高通的最新“Snapdragon 888”,。也有12GB的DRAM,，但此次分解的為8GB產(chǎn)品。
下圖2為2021年1月發(fā)布并開始銷售的三星的高端智能手機(jī)“Galaxy S21 Ultra 5G”,，下圖2為拆下蓋板后,，放大了主板和處理器部分的圖片。
圖2:2021年1月三星發(fā)布的高端智能手機(jī)“Galaxy S21 Ultra 5G”,。（圖片出自：Technology Analyze Everything）
處理器與圖1中小米的“Mi 11”一樣,，都是高通的“Snapdragon 888”，但DRAM為12GB的LPDDR5,。攝像頭與小米一樣為108M像素的CMOS圖像傳感器,，且為四眼攝像頭。
與小米“Mi 11”最大的差異是三星的基板為兩層,，即小米采用了一封基板,，三星采用了兩層基板。
第一層為用于通信的收發(fā)器（Transiver）,、功率放大器（Power Amplifier）,，第二層為處理器、存儲(chǔ)器,。就高端智能手機(jī)而言,，蘋果和華為都采用的是兩層基板結(jié)構(gòu)。而且三星的5G手機(jī)都是兩層基板構(gòu)造,?！癕i 11”雖然也是高端機(jī)型，卻采用了單層基板。此外,，小米的基板在降噪方面做了很大努力（本文不做詳細(xì)說明）,。
歷代“Galaxy”上搭載的“Exynos”系列
圖3與圖2 一樣，是三星于2021年1月發(fā)布并發(fā)售的中高端機(jī)型“Galaxy S21 5G”的分解圖,。圖3為取下背面蓋板,、無線充電線圈、主板后,，放大后的處理器圖片,。處理器與以上兩種不同，而是三星自己生產(chǎn)的高端處理器-—“Exynos 2100”,。
圖3：2021年1月三星發(fā)布的“Galaxy S21 5G”,。（圖片出自：Technology Analyze Everything）
“Exynos 2100”是三星于2010年自主研發(fā)的處理器,，被應(yīng)用于各款Galaxy手機(jī),。圖3中雖然是被應(yīng)用于中高端機(jī)型,，但也有應(yīng)用于高端機(jī)型的情況。其關(guān)系并不是高通＞三星,，而是Snapdragon 888 = Exynos 2100,。就搭載了“Exynos 2100”的機(jī)型而言,，在“Galaxy S21”中,，有8GB LPDDR5，也有12GB版本,。Galaxy S21和Galaxy S21 Ultra都是雙層基板結(jié)構(gòu),。就Galaxy S21的攝像頭像素而言，比以上兩款稍差一些,，為64M,。
三星將Exynos和Snapdragon分開使用
下表1是圖1到圖3的匯總圖。小米為一層板,，三星的兩款機(jī)型都是雙層板,，就攝像頭而言，高端機(jī)型為108M像素,，中端機(jī)型為64M像素,，雖然DRAM都采用了LPDDR5，但是容量分別為8GB和12GB,。處理器也分為高通的Snapdragon 888和三星的Exynos 2100,。雖然本文不會(huì)涉及過多，三星也對(duì)外發(fā)售了處理器“Exynos 1080”,，其性能略遜于Exynos 2100,。
表1：三種機(jī)型所搭載的處理器和存儲(chǔ)器的對(duì)比。（表格出自：Technology Analyze Everything）
Exynos 1080已經(jīng)被中國的智能手機(jī)所采用,。
下表2比較了三星的“Exynos 2100”和高通的“Snapdragon 888”,，Technology Analyze Everything株式會(huì)社分別對(duì)兩款芯片進(jìn)行了拆解和分析,，芯片面積的測(cè)量精確到0.01mm（本文不涉及具體數(shù)值）。
表2：三星的“Exynos 2100”和高通的“Snapdragon 888”的比較圖,。（表格出自：Technology Analyze Everything）
兩款芯片都是由三星的5納米制程制造的,。蘋果和華為的芯片由TSMC制造，而高通和三星這兩家強(qiáng)勢(shì)企業(yè)使用的是三星的5納米制程,。
兩種芯片的規(guī)格極其類似,。將高、中,、低三個(gè)階層的CPU設(shè)計(jì)為八核（高規(guī)格為1核,、中規(guī)格為3核、低規(guī)格為四核）,，也將5G模式匯集于此,。5G模式的頂峰速度幾乎相等。此外,，AI加速計(jì)算性能為26TOPS,，幾乎相等。GPU和DSP雖然不一樣,，但是性能幾乎同等,。
比較Snapdragon和Exynos的面積
下圖4是過往七年內(nèi)高通的Snapdragon 和三星的 Exynos的面積比較圖。Snapdragon（表示為SD）為藍(lán)色,，Exynos（表示為E）為橙色,。
圖4：過去七年內(nèi)Snapdragon和Exynos的面積比較圖。（圖片出自：Technology Analyze Everything）
高通和三星不一定在同一年份使用同一款處理器,。最左邊的“Snapdragon 810”采用的是20納米工藝,，同年的“Exynos 7420”為14納米。由于制造工藝不同,，因此面積也不同,，“Snapdragon 810”的面積是“Exynos 7420”的1.7倍。
對(duì)于一直致力于尖端規(guī)格的高通而言,，這種差異是一大打擊,。如果使工藝微縮化，就可以下調(diào)電壓,，從而縮小芯片面積,，最終也更易于降低功耗。由于選擇了20納米工藝,，因此在各方面都落后于同年使用了14納米的三星,。
后來，高通一直在堅(jiān)持制作比“Exynos”面積小的芯片。并不是降低性能,，而是進(jìn)一步強(qiáng)化封裝,、軟件和硬件的協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)。
2021年三星推出了采用5納米工藝的大型處理器,。與TSMC一樣,，其5納米工藝的主要用途是手機(jī)。有不少讀者向Technology Analyze Everything 株式會(huì)社詢問：TSMC和三星,，誰更出色,？誰的速度更快？誰更小型化,？
比較TSMC的5納米芯片和三星的5納米芯片
下圖5是比較了用TSMC的5納米工藝制造的華為/海思的Kirin9000和三星5納米工藝制造的“Exynos 2100”,。我們的測(cè)量單位還是精確到0.01mm。
圖5：TSMC的5納米工藝制造的華為/海思的Kirin9000 和三星5納米工藝制造的“Exynos 2100”的比較圖,。（圖片出自：Technology Analyze Everything）
一般情況下,，很難比較兩種同樣的產(chǎn)品。但是,，兩款處理器都搭載了同樣規(guī)格的運(yùn)算器,。且GPU都是Arm “Mali G78”。三星為14核,，海思為24核,，核數(shù)不一樣，但是“核”的單位是一樣的,。
也可以計(jì)算出采用TSMC 5納米工藝制造的芯片的面積與三星5納米工藝制造的芯片面積之差,。同樣，CPU核都搭載了4核的Arm“Cortex-A55”,，因此，可以計(jì)算出A55的單個(gè)核的差,。就周波數(shù)性能,、面積差異等而言，Technology Analyze Everything株式會(huì)社已經(jīng)在別處公布,。
2021年還會(huì)相繼發(fā)布采用5納米工藝,、6納米工藝的產(chǎn)品，未來Technology Analyze Everything株式會(huì)社還會(huì)繼續(xù)拆解芯片,，比較各家公司的產(chǎn)品差異,。
