赛道Hyper | iPhone 18系列芯片制程与封装革新
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2025-06-05 16:07:03
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作者:周源/华尔街见闻

尽管苹果近年来由于创新缺失,受到越来越多的诟病,但苹果的一举一动,仍是全球科技界焦点。

最近有消息称,苹果计划为2026年发布的iPhone 18系列及折叠屏机型iPhone 18 Fold(传闻中的名称),配备基于台积电第二代2nm工艺(N2)的A20芯片。

6月3日,业界有消息称,台积电N2制程的工程验证数据显示,采用N2工艺的晶圆,试产良率超60%,远超行业预期。

作为台积电首款采用全环绕栅极(GAA)技术的量产工艺,N2相比初代3nm(N3),在相同功耗下,运算速度提升15%,晶体管集成度提高30%,能耗降低30%。

台积电在2024年国际电子器件会议(IEDM)中明确,其256MB SRAM模块良率已超过90%,显示出成熟的量产准备能力。

相比于性能,台积电N2工艺的封装技术革新才是更大亮点。自从摩尔定律放缓,芯片技术更新,越来越集中在封装技术领域。

此次技术更新的核心是晶圆级多芯片模块(WMCM:Wafer-Level Multi-Chip Module)封装技术的首次应用。

这项技术突破传统封装模式,在晶圆层级直接集成SoC与DRAM等组件,省略中介层或基板,实现封装面积缩减10%-15%。

据行业分析机构TechInsights的技术拆解,这种集成方式通过缩短信号传输路径,可提升数据传输效率并降低能耗。

通俗而言,传统封装需要先切割晶圆再单独封装芯片,而WMCM直接在晶圆上完成多颗芯片的堆叠与互联,最后整体切成模块。

这意味着芯片之间的信号路径缩短70%+,寄生电阻、电容大幅降低,信号传输速度和能效比显著提升。

换句话说,原本需要多个独立芯片协同的任务(如AI计算、影像处理),现在通过WMCM封装,就能在一个模块内全部完成。智能手机运行速度和响应灵敏度,将显著比现在更好。更难得的是,这次是可感知的C端体验。

Counterpoint调研显示,仅23%的高端智能手机用户能明确感知芯片工艺升级带来的体验差异,而62%的用户更关注续航、摄像头等显性功能。

故而,苹果要有能力将WMCM的能效优势转化为可感知的续航延长,或实现更好的散热优化,而不能再次陷入参数“优化”窘境。

台积电为苹果在中国台湾的嘉义AP7厂开设了WMCM专用产线,预计2026年第四季度实现规模化量产,初期月产能3万片,2027年提升至8万片+。

华尔街见闻注意到,苹果与台积电的深度技术绑定正在持续强化。

作为台积电先进制程35%收入的贡献者(据台积电2024年财报),苹果的WMCM专用产线采用“专厂专用”模式,既保障供应稳定性,也推动智能手机芯片向“异构集成”方向转型。

尽管三星同步开发的2nm GAA工艺因初期良品率不足60%(韩国半导体行业协会数据)暂时落后,但安卓阵营已加速跟进:高通计划2027年试点类似的多芯片集成方案,联发科则通过与台积电合作开发3D封装技术缩小差距。

产品设计层面,WMCM赋予苹果灵活的分层策略:A20芯片(SoC)可通过集成专用组件强化高性能计算能力,基础版机型则通过简化封装控制成本。

这种模块化设计与苹果Mac产品线的M系列芯片架构形成技术共振,推动移动设备与PC芯片生态的深度融合。

台积电技术资料显示,WMCM封装可将芯片结温(Junction Temperature:衡量器件热特性的核心参数)降低5-8℃,显著提升设备在高负载场景下的性能稳定性。

由此,A20芯片将抛弃沿用多年的InFo-PoP封装工艺,改用台积电独家研发的WMCM晶圆级多芯片封装技术。

A20芯片采用的WMCM封装工艺,有利于提升端侧算力,推动iPhone向“边缘AI终端”进化,可支持轻量级大语言模型运行、实时生成式AI等复杂任务。

这对iOS系统的底层优化提出更高要求:需在AI任务调度、功耗控制、散热管理之间实现精准平衡,避免重蹈iPhone 15系列因散热设计导致的性能波动问题,真正释放硬件潜力。

苹果芯片技术的革新,本质上是对“超越摩尔”理念的实践:通过系统级集成突破单一制程微缩的物理极限。

若WMCM技术成功商用,将引领半导体产业进入“封装定义芯片”的新阶段,设计重心从单纯依赖制程进步转向系统架构创新。

实际上,这种变化已经发生。比如华为,自麒麟990 5G SoC开始,就全力推动SoC芯片的架构创新,以及之后的封装工艺迭代,以提升SoC芯片性能。

若采用WMCM技术的A20芯片,对智能手机的可感知体验有巨大提升,那么“封装定义芯片”就将成为未来的主流。

反之,若因量产良率、成本控制或用户体验未达预期,可能引发行业对先进封装技术的理性审视。

从产业发展史看,2011年A5芯片的双核架构、2017年A11芯片的神经引擎,均通过架构创新重塑了智能手机的性能标杆。

著名的麒麟990 5G芯片,作为全球首款集成5G Modem的旗舰SoC,首次在旗舰SoC中采用达芬奇(DaVinci Architecture)架构NPU,并创新设计了NPU双大核和NPU微核架构,就是个典型的“SoC芯片架构创新”例子。

此次台积电2nm工艺与WMCM封装的组合能否复制成功,取决于台积电N2工艺的持续优化能力、WMCM技术的良率爬坡速度,以及苹果将技术优势转化为终端体验的工程能力。

对C段用户而言,真正关心的是续航能否突破一天一充、AI功能是否显著提升使用效率、折叠屏机型的散热与性能是否达到实用平衡。

这些诉求,都能通过N2+WMCM封装+苹果工程能力创新,得到最终的市场答案。

苹果2026款iPhone的芯片变革,是技术激进主义与商业稳健性的一次精密博弈。

WMCM技术的应用,标志着智能手机芯片竞争从“单一性能比拼”转向“系统级创新”的全维度较量,有望将重塑整个半导体产业的竞争范式。

对苹果而言,唯有将技术突破与用户价值深度绑定,在供应链风险与创新速度之间找到动态平衡,才能在智能手机市场增速放缓的当下,开辟出全新的增量空间。

这不仅是一次硬件层面的升级,更是对“科技如何服务于人”这一核心命题的持续探索:技术的终极价值,永远在于让复杂的创新变得简单,并且可感知。

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