EE Times J1/29刊發技術分析師清水洋治的文章，通過拆解最新的蘋果和華為手機，比較分析蘋果的A14和華為的麒麟9000兩個頂峰5nm芯片處理器，并指出麒麟9000在集成密度上優于A14BIONIC。不好意思，專業解說，非專業翻譯，不妥之處請見諒！

采用了5nm芯片的處理器

截止到2021年1月，目前量産的最先進的半導體工藝是5nm（1nm=百萬分之一毫米），蘋果在2020年10月發布的iPhone 12系列和iPad Air所使用的A14BIONIC以及蘋果在2020年11月發布的Mac系列所使用的Apple Silicon M1，都是5納米制造的芯片。

與直到現在為止最先進的7nm技術相比，5nm将單位面積的集成密度提高了1.6倍以上，可以在同樣的面積上安裝更多的電路和功能。與蘋果同時，華為發布了搭載5nm處理器的旗艦智能手機，華為Mate 40 Pro。

圖1 2020年10月推出的Mate 40 Pro。從左到右，包裝盒、後蓋拆下，非接觸式充電用的線圈和NFC通訊用的天線拆下。由于複雜的設計，拆解這一設備是一個相當大的挑戰。

華為和海思(華為的子公司半導體制造商)一直是中美争端的目标，受到各種管制，從2020年9月起，華為和海思無法再從台灣半導體龍頭企業台積電獲得尖端工藝芯片。也就是說，我們這裡所介紹的Mate 40 Pro是由2020年9月之前生産的芯片組成。中美問題如何發展将是最大的關注點。

在Mate 40 Pro内部，上面是攝像頭和電腦闆，中間是電池，下面是揚聲器和端子。

圖2為内部電路闆和攝像頭。該機有三個外置攝像頭和兩個内置攝像頭。出攝像頭擁有5000萬像素（百萬像素）廣角、2000萬像素超廣角和1200萬像素光學長焦。機内攝像頭為1300萬像素，配備3D-TOF，與德國徕卡共同開發，性能和畫質都極高。内部電路闆幾乎是正方形，安裝攝像裝置的部分被掏空了。

如圖2左側所示，其中有三塊闆子的結構是兩層結構，不是蘋果和三星電子使用的帶墊片的兩層結構，而是闆子的直接重疊。一樓放置處理器和傳感器，二樓放置5G（第五代移動通信）通信用的功率放大器、濾波器、天線開關等通信元器件。較小的二層闆，也有連接顯示屏和外接天線的終端。闆子的另一側是處理器和内存，每個功能的處理器和内存都被金屬覆蓋，以提供屏蔽。圖2中最右邊的圖像顯示的是被拆除的金屬防護罩。

闆上芯片的美國産品比例正在下降

圖3是Mate 40 Pro的電腦闆上的處理器芯片和内存芯片。左邊是容量為256 Gbytes的NAND閃存。NAND閃存通常帶有韓國三星、SKhynix、美國美光科技或日本铠俠(原東芝内存)的标志，但是，這款芯片的包裝上刻有HiSilicon的标志。内部的細節在Tekanalie的報告中都有報道，内存的内容也很詳細，其中HiSilicon做出了重要貢獻。

右下角是與處理器密切相關的DRAM，采用了三星的LPDDR5SDRAM，它被放在處理器的正上方，采用POP（Package On Package）結構。圖3中間是處理器封裝在DRAM的正下方。華為/矽谷研發、台積電5納米制造的處理器麒麟9000就嵌入其中。請注意，麒麟9000隻是一個品牌名稱，芯片名稱是Hi36A0。

圖4顯示了Mate 40 Pro中功能芯片的國籍以及HiSilicon制造的器件分布情況。

由于中美之間的問題越來越突出，美國制造的半導體比例在下降，大約在23%左右。主要是通信用功率放大器在美國制造。可以看出，華為/海思大約占了一半。這是一個極高的比例。芯片整合成一套，可以讀取先進的系統功率。其他産品如傳感器等都是在日本和歐洲生産。圖4的右側是HiSilicon的器件分布特寫圖。

大約82%的芯片組是模拟或混合信号。對于現在能夠制造芯片組的半導體制造商來說，關鍵是能夠将數字整合到一個芯片上，并提供許多模拟元件，如收發器、電源系統和通信系統。這包括音頻和其他組件。在圖4中，（1）是數字，（2）是存儲器，（3）是電力系統。

圖5為麒麟9000封裝分離，取出裡面的芯片。(1)POP以上的存儲器封裝的端子面，(2)用化學藥品去掉的模具，(3)存儲器芯片分離，(4)POP以下的處理器封裝：與存儲器連接的表面，(5)用化學藥品去掉的模具，(6)處理器的矽片(帶接線層)，(7)是去掉（6）之接線層，可以看清電路和機能。

在我們公司，幾乎所有獲得的處理器都是依據如圖5所示的工藝，取出矽片，來明确其具體優劣點和未來的進化點。去掉布線層，内部的邏輯和存儲器區域就會顯露出來，所以幾乎可以100%地确定算術單元和終端電路。順便說一下，筆者在以前的工作中設計過大約100個半導體處理器。而且，還在國外的CPU開發部門和授權公司工作了10多年，所以對半導體很熟悉。

麒麟9000在集成密度上優于A14BIONIC

圖6是蘋果A14BIONIC與華為/海思2020年10月發布的采用5nm制造工藝的麒麟9000芯片的對比。芯片尺寸等細節我們就不多說了。

兩款芯片的晶體管總數已經公布，據此，A14BIONIC的晶體管數量為118億個，而麒麟9000則為153億個。麒麟9000的電路尺寸要大30%。這個數據可能是由于5G基帶（調制解調器）的不同而造成的結果（有證據，但這裡省略了）。不包括調制解調器的電路，兩個芯片尺寸就幾乎是一樣。因此，目前A14BIONIC和麒麟9000應用處理器在電路尺寸看，來者都是佼佼者，完美無缺。

晶體管的總數量除以芯片面積就是單位面積的集成密度（如1mm2）。雖然兩款處理器采用了相同的5nm技術，但是，兩家公司的密度相差8%。雖然兩家廠商在實現能力上有較大的差距，但是，也可以看出，即使是在5nm工藝上也存在較大的差異。

表1（有一定省略）是對華為/海思的麒麟處理器的總結，包括芯片開放的信息。我們已經拆解并分析了所有麒麟芯片，并掌握了相關信息。

麒麟在2009年首次亮相，此後幾乎每年都在不斷發展。華為和HiSilicon在技術上一直處于領先地位，一直讓我感到十分驚奇。希望華為/海思能繼續向我們展示他們的輝煌技術。

需要指出的是，Mate 40 Pro中并沒有所謂後門的那種神秘芯片。

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