蘋果對臺積電的依賴更上一層樓

　　最近這些年，蘋果一直在強化自研芯片。過去十年，蘋果公司的芯片部門快速發展，已經成為一個擁有上千名工程師的團隊，其中包括1999年收購的Raycer Graphics，以及2008 年收購 PA Semi所帶來的數百名工程師。

　　2016年，蘋果與高通爆發專利授權費訴訟糾紛，經過三年的拉鋸戰，最終以蘋果妥協告終，雙方于2019年達成和解，并簽下6年授權協議，包括2年的延期選擇和多年芯片供應。高通贏在了硬實力，蘋果別無選擇，遍觀業界，除了高通，沒有第二家能夠提供成熟且穩定的5G手機基帶(調制解調器)芯片。不過，雖然蘋果依然要采用高通的5G基帶芯片，但同時也下定了自行研發5G基帶芯片的決心，并于2019年并購了英特爾智能手機5G基帶芯片業務部，以減少對高通的依賴并降低專利授權費用支出。

　　近幾年，蘋果的5G基帶芯片研發進展一直是業界關注的話題，本周，據相關媒體報道，蘋果自行研發的5G基帶和配套的射頻芯片已完成設計，近期開始進行試產及送樣，預計2022年內與主要電信運營商進行測試，2023年推出的iPhone 15將全面采用蘋果自研的5G基帶及射頻芯片。據悉，蘋果第一代5G基帶芯片將同時支持Sub-6GHz及mmWave(毫米波)，采用臺積電5nm制程，封測由Amkor負責完成，射頻芯片采用臺積電7nm制程，A17應用處理器將采用臺積電3nm，2023年量產。

　　增量一：5G基帶芯片

　　2020年，蘋果推出了其首款5G手機iPhone 12，采用的是高通的基帶芯片驍龍X55，采用的是臺積電7nm制程，該芯片支持sub-6GHz和mmWave，當然也包括LTE。2021年，蘋果推出了iPhone 13，采用的是高通基帶芯片驍龍X60，采用的是三星5nm制程。

　　而根據蘋果與高通的協議，蘋果承諾在2022年6月1日至2024年5月31日期間使用后者的驍龍X65和X70基帶芯片。據悉，X65將采用三星的4nm制程。而從2023年開始，蘋果將使用自研的基帶芯片，同時也使用高通的X70，到時候，這兩款芯片同時采用臺積電代工制程工藝的概率很大。

　　這樣看來，蘋果在不斷提升自研芯片數量和占比，除了難度極高的手機基帶芯片之外，蘋果已經成功打造了iPhone的A系列處理器、MacBook的M系列處理器、Apple Watch的W系列芯片、AirPods的H系列芯片、Mac上的T系列安全芯片，以及iPhone上的U1超寬帶芯片等。這其中多數芯片都是由臺積電代工生產的。因此，蘋果對臺積電的依賴度也在不斷增加。

　　以蘋果正在自研的5G芯片為例，對臺積電而言，拿下蘋果5G基帶及射頻芯片大單，將明顯推升其營收及獲利水平。據悉，以蘋果每一代iPhone手機備貨量約2億支計算，應用在iPhone 15的第一代5G基帶芯片的5nm制程晶圓總投片量將高達15萬片，配套射頻芯片的7nm總投片量將達到8萬片，因此，臺積電5nm及7nm產能有望一路滿載到2024年。

　　增量二：M系列處理器

　　除了，手機相關芯片，蘋果的Mac和MacBook等個人電腦產品也在大規模轉向導入自研的Arm架構Apple Silicon處理器(M系列處理器)，而這一部分也是由臺積電代工生產的。

　　目前，蘋果的M1處理器已經量產，并裝配到其MacBook電腦中，擁有了一定的市場占有率，實際上，過去這么多年里，蘋果的MacBook一直采用的是英特爾的CPU，而英特爾和臺積電是當下最高水平CPU芯片制造兩強，因此，M1對英特爾的CPU的替代，在很大程度上就是臺積電制造對英特爾制造的替代，其相關性能與臺積電的芯片制造水平直接相關。

　　首先，M1處理器是基于Arm架構的，而英特爾CPU是x86的，實際上，這也是臺積電與英特爾CPU的最大區別，在過去十年，也是臺積電快速發展的十年，臺積電就是憑借在以Arm為基礎架構的手機芯片代工市場的成功而奠定行業地位的，或者說，生產x86芯片并不是臺積電的傳統項目，這方面，也只是隨著近幾年AMD轉投臺積電，且市場規模不斷擴大的情況下，才在x86處理器方面有更多涉獵。因此，一定意義上，蘋果M1處理器對英特爾CPU的替代，也是臺積電Arm處理器制造水平的體現，可以在保持先天功耗優勢的情況下，在性能方面不輸給x86處理器。

　　在M1處理器基礎上，蘋果還在迭代自研的MacBook處理器，下一代將是M1X，而這款芯片將更加依賴于臺積電的芯片制造和封裝技術，主要原因在于它將全面采用Chiplet技術。

　　Chiplet技術是一種封裝處理器的新方法，解決內核和內存擴展挑戰。而這就需要與臺積電新型集成SoC系統(SoIC)和3D Fabric技術深度融合。

　　據悉，新款14英寸和16英寸MacBook Pro將采用代號為Jade C-Chop和Jade C-Die的兩款新芯片(M1X的不同變體)，每個芯片將是10個內核(8個高性能和2個低功耗內核)。這兩款芯片都將提供 16 和 32 個 GPU 核心，以及高達 64GB 的 RAM。

　　M1X 可能有多個分裝芯片變體，使蘋果能夠通過提供禁用有缺陷內核的芯片版本來最大限度地提高晶圓產量。M1X 可能有 10 核和 8 核版本，由于蘋果轉向臺積電5NP(5nm制程的性能版本)工藝節點，后者的性能仍然優于 M1。Jade C-Chop 的變體可能帶有 10、12 和 14 個 GPU 內核，Jade C-Die 芯片可能是具有兩個M1X 芯片的Chiplet (SoIC) 封裝。同樣，蘋果可以為16英寸MacBook Pro提供 20、24或28個GPU內核，可能還有 16 個 CPU 內核選項。

　　憑借全新的Chiplet模塊化設計，蘋果可以提供更多的芯片和價格選擇。

　　另外，新的 Mac Pro有望配備名為Jade 2C-Die 和 Jade 4C-Die 的新芯片，有 20 和 40 核變體。這些代號的關鍵之處在于數字 2 和 4。它們是否意味著是M1X芯片的兩倍和四倍?

　　由于 Mac Pro 的散熱性能完全不同，因為外殼比所有其他類型的 Mac 電腦都要大得多，因此 蘋果可以提高 M1X 的時鐘頻率。另一種解釋可能是 Jade 2C-Die 和 Jade 4C-Die 是基于臺積電4nm或3nm制程工藝構建的芯片。由于下一款 Mac Pro 將于2022年推出，Jade 2C-Die 和 4C-Die 可能是M1X的下一代，也就是M2，它同樣是基于Chiplet技術構建的。

　　結語

　　以上提到的5G基帶芯片，以及M系列處理器，都屬于蘋果的新產品，它們對于臺積電來說，是兩塊很有發展前景的增量市場，無論是芯片數量，還是涉及的先進制程工藝，臺積電都非常值得投入各種資源。

　　與此同時，過去這些年，蘋果的A系列手機AP處理器一直在臺積電代工生產，雙方合作穩定，這一“常量”也是雙方合作的基礎保障。

　　因此，作為臺積電的第一大客戶，特別是在先進制程方面，蘋果的重要性越來越凸出，反過來，蘋果對臺積電的依賴度也在不斷提升。在未來多年內，雙方都很難找到彼此的替代者。