蘋果首款2nm手機晶片發佈,引入全新封裝

美股艾大叔
•
AI速讀
蘋果推出首款 2 奈米晶片 A20 Pro,搭載於 iPhone 18 Pro 與首款摺疊機 iPhone Duo。該晶片透過 32 核神經網路引擎將 AI 處理能力倍增,並引入革命性的 WMCM 封裝技術,將 DRAM 由堆疊改為並排,結合三倍大的均熱板,使持續性能提升 40%。同時,蘋果推出自研 C2 數據機以取代高通產品,強化對 5G 毫米波的支持並降低能耗。此次升級標誌著蘋果在 AI 時代高性能計算與散熱管理上的重大突破。

蘋果公司推出了一款全新的智慧型手機頂級系統晶片——A20 Pro。這款新處理器在今天舉行的蘋果iPhone發佈會上首次亮相,這也是新任首席執行長約翰·特納斯 (John Ternus) 主持的首場發佈會。同時發佈的還有一款全新的自研數據機(C2)。

A20 Pro 是蘋果首款應用於 iPhone 的 2 奈米晶片。(蘋果首款 2 奈米晶片是 M6,該公司於 8 月發佈了這款晶片,並將於本月晚些時候在 Mac Mini 中首次亮相。)與 M6 一樣,A20 也配備了雙神經網路引擎、全新的 CPU 和 GPU 核心。

A20 Pro 將為新款可摺疊 iPhone Duo 以及 iPhone 18 Pro 和 Pro Max 提供動力。

這款全新的SoC晶片配備了6核CPU,其中包括兩個蘋果公司的超級核心(比上一代快20%),此外還有四個帶有神經網路加速器的能效核心。蘋果稱其為“桌面級”處理器,也是“智慧型手機中最快的CPU”。

這款 7 核 GPU 的性能比上一代提升了 40%,頻寬也得到了提升,此外還配備了新的神經加速器,該公司表示,這使得 FP8 計算速度提高了一倍。

A20 Pro 還配備了全新的雙 16 核神經網路引擎,可加速裝置端 AI 模型和計算攝影,總共擁有 32 個核心,AI 處理能力是 A19 Pro 的兩倍。晶片的記憶體頻寬提升了 50%,蘋果稱這是 iPhone 中記憶體介面最寬的晶片。

蘋果還改進了封裝方式,將矽晶片放置在遠離SoC散熱路徑的位置,使矽晶片能夠直接與均熱板連接。與17 Pro相比,這款均熱板的表面積增大了三倍,並且採用了更多的石墨和銅,以及80%的再生不鏽鋼。

蘋果介紹說,重新設計的散熱系統系統以新一代均熱板為核心,其表面積是上一代的三倍。

全新的均熱板不斷循環去離子水,顯著提升了散熱性能,使 A20 Pro 晶片在高負載下能夠更長時間地保持更高的性能。

蘋果重新設計了矽封裝,採用了“受 M 系列晶片啟發而定製的封裝”,將矽晶片和記憶體並排放置而不是堆疊,這樣就將記憶體從晶片的熱路徑中移除,使 A20 Pro 可以直接連接到均熱板。

為了實現上述改進,蘋果必須重新設計 A20 Pro 的物理封裝結構。舊有的 InFO_PoP 封裝已被棄用,取而代之的是一種名為 WMCM(Wafer-Level Multi-Chip Module:晶圓級多晶片模組)的新技術。簡單來說,DRAM 晶片不再堆疊在 A20 Pro 晶片上方,而是改用側向並排的封裝方式。

這種設計為 SoC 的散熱留出了充裕的空間,從而在避免 DRAM 晶片導致 SoC 過熱的同時,提升了持續性能表現。一如既往,蘋果在正式發佈時並未透露 A20 Pro 的更多具體規格參數。

蘋果公司表示,新封裝、新散熱材料和更大的均熱板相結合,使iPhone的持續性能比上一代產品提高了40%,該公司稱之為iPhone迄今為止最高的持續性能。

該公司聲稱,這將使其比 iPhone 17 Pro 的持續性能提升高達 40%,比 iPhone 16 Pro 的持續性能提升 2 倍。

蘋果表示,A20 Pro 的高效性能和全新電池設計使其續航時間更長。該公司聲稱,iPhone 18 Pro 可實現 36 小時的影片播放,而 iPhone 18 Pro Max 則可實現 45 小時的影片播放。蘋果還基於使用者實際使用手機的資料,通過一項專有測試,宣稱 iPhone 18 Pro 每次充電可使用 24 小時,而 iPhone 18 Pro Max 每次充電可使用 30 小時。

除了系統級晶片 (SoC) 之外,蘋果還採用了全新的 C2 蜂窩數據機,取代了高通的同類產品。蘋果聲稱,C2 數據機“相比 C1X,上傳速度顯著提升,同時能耗降低 15%”,並且在美國還增加了毫米波支援。兩款手機均搭載了 N1 網路晶片,支援 Wi-Fi 7、藍牙 6 和 Thread 技術。

蘋果的另一款新晶片是 S11,它是為 Apple Watch Series 12 和 Ultra 4 設計的晶片。配備兩個能效核心、一個單核圖形處理器和一個四核 AI 加速器。

全新的C2基帶

蘋果今天發佈了新款iPhone 18 Pro 機型和iPhone Duo該公司首款可摺疊 iPhone——iPhone 18 Pro 和 iPhone Duo 都配備了蘋果全新定製設計的 C2 數據機,支援 5G 連接。

在今天的公告發佈之前,曾有傳言稱蘋果自研的C2數據機將不支援美國市場的毫米波5G網路,該公司將再次依賴高通來填補美國營運商的這一空白。但顯然並非如此,至少在毫米波支援方面是如此。

蘋果公司發佈的 iPhone 18 Pro 和 Pro Max 新聞稿以及兩款機型的技術規格頁面似乎表明,C2 數據機僅限於較小的 iPhone 18 Pro 機型,而 iPhone 18 Pro Max 則使用高通數據機。考慮到 iPhone 18 Pro 和 Pro Max 的功能幾乎相同,這種區別的原因尚不清楚。

蘋果公司表示,C2 晶片利用人工智慧技術提升了蜂窩網路的質量和可靠性,現在在美國支援毫米波技術。該公司聲稱,與 C1X 相比,C2 的上傳速度也顯著加快,同時能耗降低了 15%。

至於毫米波支援,蘋果的美國規格列出了頻段 n258、n260 和 n261,以及 4×4 MIMO 的 sub-6GHz 5G,但英國規格只列出了 sub-6GHz。

同時,這兩款機型均配備了 N1,這是一款由蘋果公司設計的無線網路晶片,支援 Wi-Fi 7、藍牙 6 和 Thread 技術。

全新封裝WMCM介紹

在前面,我們講到蘋果為新晶片引入了最新封裝WMCM,那麼這究竟是個什麼技術?

據介紹,WMCM封裝將採用MUF(模塑底部填充)技術,該技術整合了底部填充和模塑工藝。

據稱,這個封裝技術是台積電 InFO-PoP(整合扇出封裝-封裝上封裝)技術的升級版,整合了 CoW(晶片上晶圓)和 RDL(重布線層)等先進封裝技術。通過水平封裝邏輯晶片和 DRAM,它取代了傳統的垂直堆疊方式,在散熱和性能方面實現了顯著提升。這也是台積電與蘋果聯合開發的先進封裝技術,專為蘋果設計,成為 A20 處理器採用 2nm 製程之外的另一大亮點。

業內人士指出,WMCM不僅能夠實現更薄的封裝,還能整合更多記憶體,這對於滿足未來邊緣AI應用對計算能力和能效的嚴苛要求至關重要。晶片行業分析師認為,此次升級是應對AI時代高性能計算需求的必要之舉。

分析人士則指出,WMCM是首批模糊傳統封裝界限的封裝技術之一。它被認為未來可能會應用於iPhone的封裝,但其背後的邏輯卻與高性能計算(HPC)的邏輯頗為相似:從堆疊式封裝轉向更智能的整合,減少瓶頸,提高良率,並避免散熱成為瓶頸。

WMCM並非“單一技術”,而是一種混合思維模式。

關於這個技術,流傳甚廣的一種最能說明問題的描述是,WMCM 的運行方式類似於一種混合方法,融合了 InFO 和 CoWoS 的概念。這或許暗示了台積電希望業界如何看待它:

  • InFO 向世界展示了扇出功能可以發揮多大的作用。
  • CoWoS 教會了世界如何擴展整合以提高性能。
  • WMCM 試圖兼顧兩者的優點:更緊密的整合,同時避免引入傳統中介器密集型方法的全部複雜性(和成本)。

從封裝角度來看,WMCM 具有多項結構優勢。通過將記憶體器直接整合到模組中,它減少了對獨立元件的需求,並省去了傳統的中介層或基板。使用注塑成型底部填充材料進一步簡化了堆疊結構,減少了材料消耗和工藝步驟,同時還可能釋放內部空間,用於容納其他元件,例如更大的電池。 (EDA365電子論壇)