EE Times J1/29刊发技术分析师清水洋治的文章，通过拆解最新的苹果和华为手机，比较分析苹果的A14和华为的麒麟9000两个顶峰5nm芯片处理器，并指出麒麟9000在集成密度上优于A14BIONIC。不好意思，专业解说，非专业翻译，不妥之处请见谅！

采用了5nm芯片的处理器

截止到2021年1月，目前量产的最先进的半导体工艺是5nm（1nm=百万分之一毫米），苹果在2020年10月发布的iPhone 12系列和iPad Air所使用的A14BIONIC以及苹果在2020年11月发布的Mac系列所使用的Apple Silicon M1，都是5纳米制造的芯片。

与直到现在为止最先进的7nm技术相比，5nm将单位面积的集成密度提高了1.6倍以上，可以在同样的面积上安装更多的电路和功能。与苹果同时，华为发布了搭载5nm处理器的旗舰智能手机，华为Mate 40 Pro。

图1 2020年10月推出的Mate 40 Pro。从左到右，包装盒、后盖拆下，非接触式充电用的线圈和NFC通讯用的天线拆下。由于复杂的设计，拆解这一设备是一个相当大的挑战。

华为和海思(华为的子公司半导体制造商)一直是中美争端的目标，受到各种管制，从2020年9月起，华为和海思无法再从台湾半导体龙头企业台积电获得尖端工艺芯片。也就是说，我们这里所介绍的Mate 40 Pro是由2020年9月之前生产的芯片组成。中美问题如何发展将是最大的

在Mate 40 Pro内部，上面是摄像头和电脑板，中间是电池，下面是扬声器和端子。

图2为内部电路板和摄像头。该机有三个外置摄像头和两个内置摄像头。出摄像头拥有5000万像素（百万像素）广角、2000万像素超广角和1200万像素光学长焦。机内摄像头为1300万像素，配备3D-TOF，与德国徕卡共同开发，性能和画质都极高。内部电路板几乎是正方形，安装摄像装置的部分被掏空了。

如图2左侧所示，其中有三块板子的结构是两层结构，不是苹果和三星电子使用的带垫片的两层结构，而是板子的直接重叠。一楼放置处理器和传感器，二楼放置5G（第五代移动通信）通信用的功率放大器、滤波器、天线开关等通信元器件。较小的二层板，也有连接显示屏和外接天线的终端。板子的另一侧是处理器和内存，每个功能的处理器和内存都被金属覆盖，以提供屏蔽。图2中最右边的图像显示的是被拆除的金属防护罩。

板上芯片的美国产品比例正在下降

图3是Mate 40 Pro的电脑板上的处理器芯片和内存芯片。左边是容量为256 Gbytes的NAND闪存。NAND闪存通常带有韩国三星、SKhynix、美国美光科技或日本铠侠(原东芝内存)的标志，但是，这款芯片的包装上刻有HiSilicon的标志。内部的细节在Tekanalie的报告中都有报道，内存的内容也很详细，其中HiSilicon做出了重要贡献。

右下角是与处理器密切相关的DRAM，采用了三星的LPDDR5SDRAM，它被放在处理器的正上方，采用POP（Package On Package）结构。图3中间是处理器封装在DRAM的正下方。华为/硅谷研发、台积电5纳米制造的处理器麒麟9000就嵌入其中。请注意，麒麟9000只是一个品牌名称，芯片名称是Hi36A0。

图4显示了Mate 40 Pro中功能芯片的国籍以及HiSilicon制造的器件分布情况。

由于中美之间的问题越来越突出，美国制造的半导体比例在下降，大约在23%左右。主要是通信用功率放大器在美国制造。可以看出，华为/海思大约占了一半。这是一个极高的比例。芯片整合成一套，可以读取先进的系统功率。其他产品如传感器等都是在日本和欧洲生产。图4的右侧是HiSilicon的器件分布特写图。

大约82%的芯片组是模拟或混合信号。对于现在能够制造芯片组的半导体制造商来说，关键是能够将数字整合到一个芯片上，并提供许多模拟元件，如收发器、电源系统和通信系统。这包括音频和其他组件。在图4中，（1）是数字，（2）是存储器，（3）是电力系统。

图5为麒麟9000封装分离，取出里面的芯片。(1)POP以上的存储器封装的端子面，(2)用化学药品去掉的模具，(3)存储器芯片分离，(4)POP以下的处理器封装：与存储器连接的表面，(5)用化学药品去掉的模具，(6)处理器的硅片(带接线层)，(7)是去掉（6）之接线层，可以看清电路和机能。

在我们公司，几乎所有获得的处理器都是依据如图5所示的工艺，取出硅片，来明确其具体优劣点和未来的进化点。去掉布线层，内部的逻辑和存储器区域就会显露出来，所以几乎可以100%地确定算术单元和终端电路。顺便说一下，笔者在以前的工作中设计过大约100个半导体处理器。而且，还在国外的CPU开发部门和授权公司工作了10多年，所以对半导体很熟悉。

麒麟9000在集成密度上优于A14BIONIC

图6是苹果A14BIONIC与华为/海思2020年10月发布的采用5nm制造工艺的麒麟9000芯片的对比。芯片尺寸等细节我们就不多说了。

两款芯片的晶体管总数已经公布，据此，A14BIONIC的晶体管数量为118亿个，而麒麟9000则为153亿个。麒麟9000的电路尺寸要大30%。这个数据可能是由于5G基带（调制解调器）的不同而造成的结果（有证据，但这里省略了）。不包括调制解调器的电路，两个芯片尺寸就几乎是一样。因此，目前A14BIONIC和麒麟9000应用处理器在电路尺寸看，来者都是佼佼者，完美无缺。

晶体管的总数量除以芯片面积就是单位面积的集成密度（如1mm2）。虽然两款处理器采用了相同的5nm技术，但是，两家公司的密度相差8%。虽然两家厂商在实现能力上有较大的差距，但是，也可以看出，即使是在5nm工艺上也存在较大的差异。

表1（有一定省略）是对华为/海思的麒麟处理器的总结，包括芯片开放的信息。我们已经拆解并分析了所有麒麟芯片，并掌握了相关信息。

麒麟在2009年首次亮相，此后几乎每年都在不断发展。华为和HiSilicon在技术上一直处于领先地位，一直让我感到十分惊奇。希望华为/海思能继续向我们展示他们的辉煌技术。

需要指出的是，Mate 40 Pro中并没有所谓后门的那种神秘芯片。

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