EE Times J1/29刊發技術分析師清水洋治的文章，透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晶片處理器，並指出麒麟9000在整合密度上優於A14BIONIC。不好意思，專業解說，非專業翻譯，不妥之處請見諒！

採用了5nm晶片的處理器

截止到2021年1月，目前量產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月釋出的iPhone 12系列和iPad Air所使用的A14BIONIC以及蘋果在2020年11月釋出的Mac系列所使用的Apple Silicon M1，都是5納米制造的晶片。

與直到現在為止最先進的7nm技術相比，5nm將單位面積的整合密度提高了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，華為釋出了搭載5nm處理器的旗艦智慧手機，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。由於複雜的設計，拆解這一裝置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)一直是中美爭端的目標，受到各種管制，從2020年9月起，華為和海思無法再從臺灣半導體龍頭企業臺積電獲得尖端工藝晶片。也就是說，我們這裡所介紹的Mate 40 Pro是由2020年9月之前生產的晶片組成。中美問題如何發展將是最大的關注點。

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

圖2為內部電路板和攝像頭。該機有三個外接攝像頭和兩個內建攝像頭。出攝像頭擁有5000萬畫素（百萬畫素）廣角、2000萬畫素超廣角和1200萬畫素光學長焦。機內攝像頭為1300萬畫素，配備3D-TOF，與德國徠卡共同開發，效能和畫質都極高。內部電路板幾乎是正方形，安裝攝像裝置的部分被掏空了。

如圖2左側所示，其中有三塊板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，而是板子的直接重疊。一樓放置處理器和感測器，二樓放置5G（第五代行動通訊）通訊用的功率放大器、濾波器、天線開關等通訊元器件。較小的二層板，也有連線顯示屏和外接天線的終端。板子的另一側是處理器和記憶體，每個功能的處理器和記憶體都被金屬覆蓋，以提供遮蔽。圖2中最右邊的影象顯示的是被拆除的金屬防護罩。

板上晶片的美國產品比例正在下降

圖3是Mate 40 Pro的電腦板上的處理器晶片和記憶體晶片。左邊是容量為256 Gbytes的NAND快閃記憶體。NAND快閃記憶體通常帶有韓國三星、SKhynix、美國美光科技或日本鎧俠(原東芝記憶體)的標誌，但是，這款晶片的包裝上刻有HiSilicon的標誌。內部的細節在Tekanalie的報告中都有報道，記憶體的內容也很詳細，其中HiSilicon做出了重要貢獻。

右下角是與處理器密切相關的DRAM，採用了三星的LPDDR5SDRAM，它被放在處理器的正上方，採用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、臺積電5納米制造的處理器麒麟9000就嵌入其中。請注意，麒麟9000只是一個品牌名稱，晶片名稱是Hi36A0。

圖4顯示了Mate 40 Pro中功能晶片的國籍以及HiSilicon製造的器件分佈情況。

由於中美之間的問題越來越突出，美國製造的半導體比例在下降，大約在23%左右。主要是通訊用功率放大器在美國製造。可以看出，華為/海思大約佔了一半。這是一個極高的比例。晶片整合成一套，可以讀取先進的系統功率。其他產品如感測器等都是在日本和歐洲生產。圖4的右側是HiSilicon的器件分佈特寫圖。

大約82%的晶片組是模擬或混合訊號。對於現在能夠製造晶片組的半導體制造商來說，關鍵是能夠將數字整合到一個晶片上，並提供許多模擬元件，如收發器、電源系統和通訊系統。這包括音訊和其他元件。在圖4中，（1）是數字，（2）是儲存器，（3）是電力系統。

圖5為麒麟9000封裝分離，取出裡面的晶片。(1)POP以上的儲存器封裝的端子面，(2)用化學藥品去掉的模具，(3)儲存器晶片分離，(4)POP以下的處理器封裝：與儲存器連線的表面，(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，來明確其具體優劣點和未來的進化點。去掉佈線層，內部的邏輯和儲存器區域就會顯露出來，所以幾乎可以100%地確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在整合密度上優於A14BIONIC

圖6是蘋果A14BIONIC與華為/海思2020年10月釋出的採用5nm製造工藝的麒麟9000晶片的對比。晶片尺寸等細節我們就不多說了。

兩款晶片的電晶體總數已經公佈，據此，A14BIONIC的電晶體數量為118億個，而麒麟9000則為153億個。麒麟9000的電路尺寸要大30%。這個資料可能是由於5G基帶（調變解調器）的不同而造成的結果（有證據，但這裡省略了）。不包括調變解調器的電路，兩個晶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。

電晶體的總數量除以芯片面積就是單位面積的整合密度（如1mm2）。雖然兩款處理器採用了相同的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，包括晶片開放的資訊。我們已經拆解並分析了所有麒麟晶片，並掌握了相關資訊。

麒麟在2009年首次亮相，此後幾乎每年都在不斷髮展。華為和HiSilicon在技術上一直處於領先地位，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中並沒有所謂後門的那種神秘晶片。