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2013年，臺(tái)積電斥資100億美元押注蘋果公司。張忠謀承諾在蘋果公司投入巨資建設(shè)20納米制程，盡管當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)效益尚不明朗，但他相信蘋果會(huì)填滿這些晶圓廠?！拔野压径佳荷狭?，但我沒想到會(huì)輸，”張忠謀后來回憶道。事實(shí)證明他是對(duì)的。蘋果A8芯片于2014年發(fā)布，臺(tái)積電從此一帆風(fēng)順。

蘋果公司在臺(tái)積電的年度支出從2014年的20億美元增長(zhǎng)到2025年的240億美元，12年間增長(zhǎng)了12倍。蘋果公司在臺(tái)積電營收中的占比也從9%飆升至峰值的25%，并在2025年穩(wěn)定在20%。更引人注目的是蘋果公司在制程節(jié)點(diǎn)發(fā)布方面的統(tǒng)治地位：自20納米制程以來，其占比始終保持在50%以上，在某些情況下甚至接近100%。實(shí)際上，自20納米制程以來，蘋果公司為每一次主要制程節(jié)點(diǎn)的良率提升都提供了資金支持。

如今，代工模式占據(jù)主導(dǎo)地位。集成器件制造商（IDM）僅靠單一客戶難以支撐工藝開發(fā)和晶圓廠建設(shè)支出。但即便如此，代工廠也需要一個(gè)需求量大、資金雄厚的“首選”客戶來支持其持續(xù)發(fā)展。過去十年，蘋果一直是臺(tái)積電的這樣的客戶。雙方的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合將兩家公司推向了新的高度，令競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手望塵莫及，并推動(dòng)了芯片制造行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

本文追溯了蘋果與臺(tái)積電的合作關(guān)系，從英特爾2010年拒絕合作開始，歷經(jīng)五個(gè)不同的階段，深入剖析了蘋果如何通過收購和遍布15個(gè)設(shè)計(jì)中心的8000多名工程師，構(gòu)建起其芯片帝國。我們分析了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手為何未能復(fù)制這種垂直整合模式，繪制了蘋果在Fab 18和先進(jìn)封裝工廠的生產(chǎn)布局圖，并評(píng)估了隨著英特爾18A和三星重新合作成為可行的替代方案，兩家公司面臨的戰(zhàn)略問題。我們還將探討雙方關(guān)系的下一階段。如今，蘋果已不再是行業(yè)領(lǐng)先的一方。所有這些都將通過我們獨(dú)有的晶圓代工行業(yè)模型和蘋果晶圓需求模型進(jìn)行量化分析。

蘋果是當(dāng)之無愧的大客戶

從臺(tái)積電的資本支出軌跡中，我們可以看到蘋果效應(yīng)。在蘋果入主之前（2005-2009年），臺(tái)積電的年均支出為24億美元，且沒有像蘋果這樣的龍頭企業(yè)來降低投資風(fēng)險(xiǎn)。而從2019年到2022年，臺(tái)積電的資本支出高達(dá)980億美元，超過了此前14年的總和。蘋果的制造采購義務(wù)從2010年的87億美元飆升至2022年的710億美元。蘋果支付給臺(tái)積電的款項(xiàng)也從2013年的幾乎為零增長(zhǎng)到2025年的230億美元以上。十多年來，蘋果是唯一一家能夠大規(guī)模預(yù)付尖端產(chǎn)能的公司。但隨著英偉達(dá)人工智能驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)金流，這種情況發(fā)生了改變。如今，兩家公司都能夠?yàn)榕_(tái)積電的科技發(fā)展路線圖提供資金。

平臺(tái)轉(zhuǎn)型已經(jīng)發(fā)生。臺(tái)積電高性能計(jì)算（HPC）業(yè)務(wù)的收入占比從2020年的36%增長(zhǎng)到2025年的58%。智能手機(jī)業(yè)務(wù)的收入占比則從46%下降到29%。我們的模型顯示，到2027年第四季度，英偉達(dá)消耗的N3晶圓數(shù)量將超過蘋果。蘋果在N2晶圓領(lǐng)域的份額將下降到48%，這是十年來蘋果首次在新制程節(jié)點(diǎn)上不再占據(jù)主導(dǎo)地位。

普遍認(rèn)為這是永久性流離失所。但我們的模型卻得出不同的結(jié)論。

臺(tái)積電的A16芯片專為高性能計(jì)算（HPC）而設(shè)計(jì)。其背面供電、全環(huán)繞柵極晶體管和散熱封裝均針對(duì)HPC進(jìn)行了優(yōu)化，因此智能手機(jī)將跳過這一制程。英偉達(dá)從中獲益匪淺。蘋果N2（N2+A16）的市場(chǎng)份額下降并非因?yàn)樘O果失去了議價(jià)能力，而是因?yàn)樵撝瞥淌菫椴煌目蛻羧后w打造的。A14（1.4nm）的出現(xiàn)重新平衡了這一局面。臺(tái)積電從一開始就將A14同時(shí)面向移動(dòng)和HPC市場(chǎng)，并為HPC提供了一個(gè)獨(dú)立的背面供電（臺(tái)積電稱之為“超級(jí)電源軌”）版本。我們的模型顯示，蘋果在A14制程上重新奪回了67%的市場(chǎng)份額，這是自N3以來的最高水平。

蘋果并未止步不前。到2030年，新一代芯片（N系列、C系列）將占晶圓需求的15%。隨著Mac芯片和定制芯片規(guī)模的擴(kuò)大，iPhone在蘋果晶圓組合中的份額從74%下降到57%。毛利率反映了蘋果內(nèi)部芯片的轉(zhuǎn)型。放棄英特爾芯片后，Mac的毛利率從28.5%增長(zhǎng)到39.5%，增幅達(dá)11個(gè)百分點(diǎn)。iPhone的毛利率從A4到A18增長(zhǎng)了5個(gè)百分點(diǎn)。每年通過替代英特爾、高通和博通芯片，蘋果節(jié)省的芯片成本超過70億美元。過去十年，蘋果已推動(dòng)供應(yīng)商資本支出超過3000億美元，構(gòu)建了一個(gè)涵蓋富士康、阿斯麥以及數(shù)十家精密芯片制造商的龐大供應(yīng)鏈帝國。

該分析基于兩個(gè)專有模型。我們的晶圓代工模型追蹤收入、晶圓出貨量和產(chǎn)能分配，量化了平臺(tái)轉(zhuǎn)型：智能手機(jī)收入占比從 46% 下降至 29%，而高性能計(jì)算 (HPC) 收入占比則從 36% 上升至 58%；蘋果的采購義務(wù)也從 87 億美元增長(zhǎng)至 710 億美元。我們的蘋果晶圓需求模型預(yù)測(cè)了各個(gè)芯片系列（A 系列、M 系列、S 系列、N 系列、C 系列等）的硅需求，計(jì)算出每年可節(jié)省超過 80 億美元的毛利率，并預(yù)測(cè)隨著人工智能加速器重塑產(chǎn)能分配格局，蘋果的領(lǐng)先芯片市場(chǎng)份額將從 N3 系列的接近 100% 下降至 N2 系列的不足 50%。報(bào)告最后分析了臺(tái)灣的風(fēng)險(xiǎn)情景、亞利桑那州的經(jīng)濟(jì)狀況，以及蘋果在何種條件下會(huì)自建晶圓廠。

一、關(guān)鍵數(shù)字

1、晶圓需求

• A系列：42億美元（2018年）至97億美元（2025年）= 增長(zhǎng)131%

• M系列：0美元（2019年）至49億美元（2025年）= 6年內(nèi)從零增至50億美元

• S系列：從2018年的8600萬美元增長(zhǎng)到2025年的3.42億美元，增長(zhǎng)4倍。

• 蘋果芯片總收入：235億美元（2025年）

2、臺(tái)積電轉(zhuǎn)型：

• 營收：130億美元（2010年）至1220億美元（2025年）= 增長(zhǎng)9.4倍

• 研發(fā)投入：從 2010 年的 10 億美元增長(zhǎng)到 2025 年的 80 億美元以上，增長(zhǎng) 8 倍。

• 資本支出：從 2010 年的 59 億美元增長(zhǎng)到 2025 年的 414 億美元以上，增長(zhǎng) 7 倍

• 毛利率：從 45.5%（2010 年）增長(zhǎng)至 59% 以上（2025 年），增幅達(dá) 13.5 個(gè)百分點(diǎn)

3、封裝革命：

• CoWoS 營收：6 億美元（2018 年）至 84 億美元（2025 年）= 14 倍增長(zhǎng)

• 蘋果公司信息營收：35億美元以上（2025年）

• 臺(tái)積電先進(jìn)封裝業(yè)務(wù)占營收的百分比：6-7%（2018 年）至 10% 以上（2025 年）

4、蘋果的供應(yīng)鏈杠桿作用：

• 制造業(yè)采購義務(wù)：從 2010 年的 87 億美元增至 2025 年的 562 億美元，增長(zhǎng) 6.4 倍

• 月晶圓需求量：從 2013 年的 1.9 萬片增長(zhǎng)到 2025 年的 13 萬片，增長(zhǎng) 7 倍

• Fab 18 客戶數(shù)量：從 4 家（2020 年）增長(zhǎng)至 45 家（2025 年）= 增長(zhǎng) 11 倍

5、芯片經(jīng)濟(jì)學(xué)：

• iPhone 毛利率：36.5%（A4，2018 年）至 41.5%（A18，2025 年）= 增長(zhǎng) 5 個(gè)百分點(diǎn)

• Mac 毛利率：29%（Intel，2019 年）至 39.5%（M3 Pro，2023 年）= 增長(zhǎng) 10.5 個(gè)百分點(diǎn)

• 每年芯片節(jié)省成本：70億美元以上（英特爾50億美元 + 高通12億美元 + 博通7億美元 + 定制IP 5億美元以上）

6、臺(tái)積電平臺(tái)轉(zhuǎn)型：

• 智能手機(jī)收入占比：46%（2028 年第一季度）至 29%（2025 年第四季度）

• 高性能計(jì)算 (HPC) 收入占比：36%（2020 年第一季度）至 58%（2025 年第四季度）= 高性能計(jì)算目前占據(jù)主導(dǎo)地位

蘋果-臺(tái)積電演進(jìn)的五個(gè)階段

第一階段：蘋果為何開始自主研發(fā)芯片以及蘋果的求愛之路

2007 年推出的初代 iPhone 大量使用了三星的組件。三星提供了應(yīng)用處理器、顯示屏和閃存。雖然三星芯片最終成為蘋果的必然選擇，但有幾件事加速了這一進(jìn)程。

首先，蘋果的主要供應(yīng)商三星在iPhone發(fā)布18個(gè)月后進(jìn)軍智能手機(jī)市場(chǎng)，由于早期Galaxy S的設(shè)計(jì)與iPhone極為相似，最終與蘋果陷入法律糾紛。隨著三星每次發(fā)布新產(chǎn)品，其在智能手機(jī)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)，蘋果的不安情緒也日益加劇，迫使其尋找替代方案。

其次，2010年代智能手機(jī)領(lǐng)域Wintel模式（Android+高通）的崛起讓蘋果公司擔(dān)憂，通用芯片可能會(huì)削弱其軟件差異化優(yōu)勢(shì)，并影響其高端市場(chǎng)地位。喬布斯在2008年做出決定：蘋果將自主設(shè)計(jì)芯片。但芯片制造需要耗資數(shù)百億美元的晶圓廠。因此，蘋果采取了無晶圓廠系統(tǒng)公司的模式。

第三，工作負(fù)載優(yōu)化：專門針對(duì) iOS 進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不是通用基準(zhǔn)測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)了每瓦性能的顯著優(yōu)勢(shì)。

第四，能效：iPhone 的纖薄外形要求每瓦性能領(lǐng)先，而市售芯片無法滿足這一要求。

第五，利潤(rùn)率：隨著時(shí)間的推移，消除供應(yīng)商的加價(jià)將獲得數(shù)十億美元的額外利潤(rùn)。

蘋果公司一直希望掌控其設(shè)備所使用的核心技術(shù)。2008 年 4 月以 2.78 億美元收購 PA Semi 成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的跳板。Alpha 和 StrongARM 的創(chuàng)始人丹·多伯普爾 (Dan Dobberpuhl) 召集了 150 位全球頂尖的低功耗芯片工程師。其中就包括來自英特爾和 IBM 的以色列工程師約翰尼·斯魯吉 (Johny Srouji)。他現(xiàn)在擔(dān)任蘋果硬件技術(shù)高級(jí)副總裁，負(fù)責(zé)蘋果芯片的研發(fā)。

“首先，也是最重要的，如果我們這樣做，能否打造出更好的產(chǎn)品？這才是頭等大事。這與芯片無關(guān)。蘋果不是一家芯片公司。”約翰尼·斯魯吉，蘋果公司硬件技術(shù)高級(jí)副總裁說。

繼 PA Semi 之后，蘋果公司于 2010 年以 1.21 億美元收購了超低功耗芯片設(shè)計(jì)公司 Intrinsity。同年 9 月，蘋果在 iPhone 4 中推出了首款定制智能手機(jī)應(yīng)用處理器 (AP) A4。雖然 A4 仍然由三星制造，但蘋果加大了尋找非競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的制造合作伙伴的力度。

改變計(jì)算機(jī)歷史的決定：臺(tái)積電、三星和英特爾的最終對(duì)決在 2010 年至 2014 年的“追求”階段，蘋果公司通過“杜鵑花計(jì)劃”探索了三星的替代方案，考慮過 GlobalFoundries，甚至還考慮建造自己的晶圓廠。

英特爾和臺(tái)積電是蘋果的主要晶圓代工廠供應(yīng)商之二。與英特爾的談判最終失敗，時(shí)任CEO保羅·歐德寧認(rèn)為產(chǎn)量不足以彌補(bǔ)蘋果對(duì)供應(yīng)商的低利潤(rùn)和嚴(yán)苛要求。而臺(tái)積電的張忠謀接受了挑戰(zhàn)，他將其視為增長(zhǎng)機(jī)遇而非利潤(rùn)拖累。

蘋果首席運(yùn)營官杰夫·威廉姆斯與張先生共進(jìn)晚餐，并向臺(tái)積電推介建設(shè)20納米制程產(chǎn)能。當(dāng)時(shí)，臺(tái)積電正將重心和投資轉(zhuǎn)向16納米制程。蘋果提出的資金和產(chǎn)能要求前所未聞；他們甚至建議臺(tái)積電削減股息來資助晶圓廠的建設(shè)。臺(tái)積電接受了這項(xiàng)挑戰(zhàn)。他們最終通過舉債獲得了晶圓廠的建設(shè)資金。在最初做出決定時(shí)，雙方都遠(yuǎn)未確定項(xiàng)目能否成功。

第二階段：蘋果公司委托臺(tái)積電代工（2014-2020 年）

蘋果A8芯片于2014年發(fā)布，臺(tái)積電從此一飛沖天。在接下來的六年里，蘋果推動(dòng)臺(tái)積電投資600億至800億美元用于尖端產(chǎn)能建設(shè)。蘋果的銷量支撐了每一次重要的制程節(jié)點(diǎn)升級(jí)：N16、N7、N5。如果沒有iPhone每年2億部的基本產(chǎn)量，臺(tái)積電根本無法承擔(dān)如此迅猛的研發(fā)投入，從而超越英特爾和三星。

2016年，蘋果公司資助了InFO（集成扇出型）封裝技術(shù)的研發(fā)。這項(xiàng)技術(shù)使得手機(jī)更加輕薄，散熱性能更佳，并催生了如今驅(qū)動(dòng)人工智能加速器的先進(jìn)封裝生態(tài)系統(tǒng)。

在一次坦誠的采訪中，張忠謀透露，蒂姆·庫克后來告訴他：“英特爾根本不知道如何成為一家晶圓代工廠?！?/p>

核心在于文化差異：英特爾深陷產(chǎn)品成功的泥潭，未能預(yù)見到基于Arm架構(gòu)的龐大代工市場(chǎng)；而臺(tái)積電則提供了服務(wù)、靈活性，以及愿意“孤注一擲”支持蘋果成功的意愿。臺(tái)積電建立了專屬產(chǎn)能，接納蘋果工程師進(jìn)入其實(shí)驗(yàn)室，并將產(chǎn)品路線圖與iPhone的年度周期保持一致。這種文化契合，即臺(tái)積電愿意定制化產(chǎn)品而非英特爾的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品策略，至今仍是英特爾在IDM 2.0轉(zhuǎn)型過程中面臨的最大障礙。

蘋果最初表示向臺(tái)積電提供的毛利率為40%，這與臺(tái)積電當(dāng)時(shí)的毛利率水平相符。但目前蘋果業(yè)務(wù)的毛利率遠(yuǎn)高于最初的40%。

盡管臺(tái)積電為蘋果公司投資建設(shè)了專用的20納米產(chǎn)能，但最初它甚至沒有獲得蘋果代工業(yè)務(wù)的多數(shù)份額。2015年，臺(tái)積電不得不與三星共享14納米制程，而三星的份額超過了60%。臺(tái)積電管理層對(duì)此感到震驚，但隨即加快了下一代10納米制程的研發(fā)。

最終，臺(tái)積電勝出，是因?yàn)樗雀?jìng)爭(zhēng)對(duì)手更早地展現(xiàn)了20納米工藝的規(guī)?；芰?，證明了其能夠應(yīng)對(duì)iPhone的巨大產(chǎn)量高峰。臺(tái)積電的“夜鷹”團(tuán)隊(duì)全天候工作，解決良率問題，建立了至今仍受認(rèn)可的運(yùn)營信譽(yù)。

如果蘋果在2014年選擇了英特爾呢？英特爾每年將獲得超過150億美元的代工收入保障。如果沒有這筆收入，臺(tái)積電恐怕無法取得如今的統(tǒng)治地位。英特爾的代工業(yè)務(wù)也會(huì)比現(xiàn)在成熟十年。這無疑是芯片代工歷史上最大的失誤。

第三階段：相互鎖定（2020-2023 年）

到2020年，雙方的合作關(guān)系已從互惠互利演變?yōu)橄嗷ヒ蕾?。蘋果已無法離開。當(dāng)時(shí)，全球沒有其他代工廠能夠以所需的產(chǎn)量和良率生產(chǎn)M系列和A系列芯片。三星3納米工藝的良率僅為30-40%，而臺(tái)積電則高達(dá)80%以上。僅重新設(shè)計(jì)和認(rèn)證一項(xiàng)，轉(zhuǎn)換成本就估計(jì)高達(dá)20億至50億美元。

臺(tái)積電不能失去蘋果。iPhone 貢獻(xiàn)了其總營收的 22% 至 25%，并占用了 3nm 制程 70% 以上的產(chǎn)能。蘋果的訂單提前三年就已確定，這使得臺(tái)積電能夠像公用事業(yè)公司一樣自信地規(guī)劃資本支出。

更嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)在于時(shí)機(jī)。蘋果的產(chǎn)品發(fā)布節(jié)奏與臺(tái)積電的制程路線圖同步。如果轉(zhuǎn)投英特爾或三星，則意味著在良率提升的2-3年內(nèi)，蘋果將不得不面對(duì)品質(zhì)較差的產(chǎn)品。產(chǎn)品升級(jí)周期，尤其是與節(jié)假日同步的年度iPhone更新，也將受到影響。

第四階段：多元化依賴（2023 年至今）：權(quán)力動(dòng)態(tài)的變化：蘋果仍然是造王者嗎？

多年來，新竹和庫比蒂諾緊密合作，如同一個(gè)團(tuán)隊(duì)，不懈地推進(jìn)摩爾定律的發(fā)展。蘋果的“一體化團(tuán)隊(duì)”模式將數(shù)百名工程師派駐臺(tái)積電總部，有效地將代工廠視為庫比蒂諾的延伸。該團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)了工藝設(shè)計(jì)套件（PDK），確保當(dāng)5納米等新制程節(jié)點(diǎn)推出時(shí)，蘋果的設(shè)計(jì)能夠完美地與晶體管特性相匹配。

然而，生成式人工智能的興起正在改變臺(tái)積電的客戶結(jié)構(gòu)。雖然蘋果仍然是臺(tái)積電營收最大的單一客戶，但隨著以英偉達(dá)、AMD和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心為主導(dǎo)的高性能計(jì)算（HPC）業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，其相對(duì)影響力正在減弱。2020年第一季度，智能手機(jī)業(yè)務(wù)占臺(tái)積電營收的49%，而高性能計(jì)算業(yè)務(wù)占30%。到2025年第三季度，高性能計(jì)算業(yè)務(wù)的營收占比將飆升至57%，智能手機(jī)業(yè)務(wù)則淪為次要增長(zhǎng)動(dòng)力。

雖然蘋果也通過其平板電腦/PC芯片為臺(tái)積電的高性能計(jì)算（HPC）業(yè)務(wù)做出貢獻(xiàn)，但人工智能的普及為臺(tái)積電帶來了一批對(duì)先進(jìn)制程工藝產(chǎn)能需求旺盛的新客戶。盡管人工智能加速器每年更新?lián)Q代，但它們目前仍主要采用n-1制程工藝。蘋果仍將是N2（2nm）制程工藝的龍頭客戶，但它將面臨來自其他廠商的激烈競(jìng)爭(zhēng)。在A16（1.6nm）制程工藝上，由于該工藝更側(cè)重于高性能計(jì)算，因此高性能計(jì)算廠商可能會(huì)擊敗蘋果。

蘋果公司提供的穩(wěn)定收入是新建晶圓廠巨額固定成本的合理支撐。英偉達(dá)則提供了高利潤(rùn)率，推動(dòng)了盈利增長(zhǎng)。臺(tái)積電現(xiàn)在擁有兩家龍頭企業(yè)，而非之前的一家。

區(qū)別在于這些客戶購買的產(chǎn)品。蘋果公司購買的是最先進(jìn)的邏輯晶圓（N3、N3E）和InFO（集成扇出）封裝。英偉達(dá)購買的是采用定制工藝（比最先進(jìn)工藝落后一到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)）的邏輯晶圓（N4、N5），但它嚴(yán)重依賴CoWoS（芯片封裝在晶圓基板上）封裝。

蘋果是臺(tái)積電首個(gè)大規(guī)模采用先進(jìn)封裝技術(shù)的客戶。InFO 的收入從 2018 年的 18 億美元增長(zhǎng)到 2024 年的 35 億美元以上，這完全得益于 A 系列和 M 系列芯片的推動(dòng)。但臺(tái)積電的 AI 封裝平臺(tái) CoWoS 已經(jīng)超越了它。在英偉達(dá)和 AMD 的強(qiáng)勁需求推動(dòng)下，CoWoS 的收入在 2025 年達(dá)到了 96 億美元，是 InFO 的 2.5 倍。

這導(dǎo)致臺(tái)積電的產(chǎn)能規(guī)劃出現(xiàn)分化。蘋果不再是資本支出的唯一驅(qū)動(dòng)力。臺(tái)積電的資本支出現(xiàn)在分為兩部分：一部分用于追逐摩爾定律（為蘋果提供2納米制程），另一部分用于追求更高的封裝密度（為英偉達(dá)提供CoWoS-L封裝）。蘋果作為可預(yù)測(cè)的基準(zhǔn)，支撐著新建晶圓廠的巨額固定成本；而英偉達(dá)則提供了高利潤(rùn)率的潛在增長(zhǎng)點(diǎn)，推動(dòng)盈利增長(zhǎng)。權(quán)力格局已從單極格局（蘋果）轉(zhuǎn)變?yōu)殡p極格局（蘋果+人工智能），臺(tái)積電現(xiàn)在可以在兩個(gè)領(lǐng)域之間進(jìn)行需求套利，從而保持定價(jià)權(quán)。

第五階段：Beyond臺(tái)積電（2027 年及以后）

蘋果公司正在積極探索替代方案。

英特爾的 18A-P 工藝（預(yù)計(jì) 2026 年底出貨）是自蘋果 2016 年離開三星以來，理論上第一個(gè)可行的替代方案。蘋果可以先讓英特爾獲得參考設(shè)計(jì)訂單，例如用于 M 系列等風(fēng)險(xiǎn)較低的芯片，并有望獲得較高的良率。這將使英特爾贏得參考設(shè)計(jì)訂單，并實(shí)現(xiàn)蘋果供應(yīng)鏈多元化，同時(shí)又不會(huì)危及核心產(chǎn)品。

英特爾曾在2014年錯(cuò)失過一次蘋果公司。機(jī)會(huì)之門并未完全關(guān)閉。關(guān)鍵問題是：蘋果真的會(huì)采用這項(xiàng)技術(shù)嗎？

但是，在基礎(chǔ)款 M 系列芯片上使用 18A-P 工藝是合理的。如果蘋果將 20% 的基礎(chǔ)款 M 系列晶圓轉(zhuǎn)向使用英特爾 18A-P 工藝，按平均售價(jià) 1.8 萬美元計(jì)算，這將意味著英特爾獲得 6.3 億美元的代工收入。

基本 M 系列芯片尺寸通常在 150-170mm2 范圍內(nèi)，在 18A-P 上可實(shí)現(xiàn) 70% 以上的良率（基于當(dāng)前 Panther Lake，其芯片尺寸類似）。

雖然英特爾目前的 18A 良率低于臺(tái)積電的 N3（150mm2 芯片，良率 >80%），但英特爾為蘋果提供了價(jià)格優(yōu)勢(shì)、潛在的 14A 選擇權(quán)以及在美國的晶圓/封裝能力。

Intel 18A-P 的性能/瓦特比 18A 高 8%，密度與 18A 相似，并采用背面供電（PowerVia）。

還有一些影響較小的方案：雖然英特爾位于愛爾蘭的工廠生產(chǎn)的成熟制程節(jié)點(diǎn)16可以滿足數(shù)字電視和連接應(yīng)用的需求，但我們懷疑其產(chǎn)能是否足以滿足蘋果的需求。蘋果可以向英特爾提供風(fēng)險(xiǎn)較低的芯片，例如用于Wi-Fi/藍(lán)牙、顯示驅(qū)動(dòng)程序或電源管理的芯片。這樣既能讓英特爾獲得參考設(shè)計(jì)訂單，又能實(shí)現(xiàn)蘋果供應(yīng)鏈的多元化，而不會(huì)影響其核心產(chǎn)品。

蘋果真正的代工多元化并非是要將尖端的A系列/M系列芯片從臺(tái)積電轉(zhuǎn)移出去。非專業(yè)版芯片、外圍芯片和封裝芯片都是代工多元化的潛在目標(biāo)。

多元化發(fā)展在以下領(lǐng)域具有意義：電源管理集成電路 (PMIC)、顯示驅(qū)動(dòng)程序、音頻/連接

多元化面臨的挑戰(zhàn)：領(lǐng)先的A系列和M系列

2016年離開三星后，蘋果轉(zhuǎn)而獨(dú)家供應(yīng)臺(tái)積電芯片。蘋果的多元化戰(zhàn)略旨在降低非關(guān)鍵芯片的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。

蘋果公司與三星晶圓代工中心簽署了一項(xiàng)戰(zhàn)略協(xié)議，將在三星位于德克薩斯州奧斯汀的工廠生產(chǎn)先進(jìn)的CMOS圖像傳感器（CIS），打破了索尼對(duì)iPhone圖像傳感器長(zhǎng)達(dá)十年的獨(dú)家供應(yīng)權(quán)。利用三星的美國晶圓廠，蘋果公司無需完全依賴專注于尖端技術(shù)的臺(tái)積電亞利桑那工廠，即可實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部的“美國制造”目標(biāo)。

我們估計(jì)，到 2027 年，三星可以占據(jù)蘋果 CIS 芯片 20-30% 的市場(chǎng)份額（每年 1.5 億至 2 億個(gè)傳感器），為三星帶來 10 億至 15 億美元的代工收入。

制造足跡

繪制蘋果-臺(tái)積電生態(tài)系統(tǒng)圖：硅芯片的誕生地

要理解這種關(guān)系，就必須了解這些芯片的實(shí)際生產(chǎn)地點(diǎn)。臺(tái)積電遍布全球的超級(jí)晶圓廠網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)晶圓廠都專注于特定的制程節(jié)點(diǎn)和封裝技術(shù)，每年為蘋果公司生產(chǎn)超過十億顆芯片。蘋果的供應(yīng)鏈深深扎根于臺(tái)灣西部走廊，但地緣政治風(fēng)險(xiǎn)迫使其向亞利桑那州進(jìn)行成本高昂的擴(kuò)張。

關(guān)鍵后端：先進(jìn)封裝

在先進(jìn)封裝技術(shù)方面，蘋果和英偉達(dá)的分歧最為顯著。蘋果采用InFO-PoP （集成扇出型封裝），將DRAM直接堆疊在SoC之上，以最大限度地降低iPhone的厚度。這項(xiàng)技術(shù)是蘋果決定放棄三星芯片的關(guān)鍵因素，因?yàn)樗軌蛑圃斐龈　⑸嵝阅芨玫氖謾C(jī)。而英偉達(dá)則采用CoWoS技術(shù)，將HBM（高帶寬內(nèi)存）與GPU并排放置在硅中介層上，以實(shí)現(xiàn)最大帶寬。

目前，蘋果和英偉達(dá)并不爭(zhēng)奪相同的封裝生產(chǎn)線。蘋果在AP3（InFO）領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，而英偉達(dá)則在AP5/AP6（CoWoS）領(lǐng)域展開競(jìng)爭(zhēng)。然而，隨著蘋果向采用SOIC（系統(tǒng)級(jí)芯片）和WMCM技術(shù)的M5/M6 Ultra芯片過渡，兩家公司將開始爭(zhēng)奪AP6和AP7領(lǐng)域相同的先進(jìn)3D封裝資源。這種產(chǎn)品路線圖的趨同將對(duì)未來的產(chǎn)能分配構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。

臺(tái)南的Fab 18是臺(tái)積電的旗艦工廠，專注于尖端芯片制造，它實(shí)際上是“蘋果的代工廠”。A19 Pro、A18 Pro、M3、M4和M5都出自Fab 18的3nm生產(chǎn)線。這種在臺(tái)灣南部地區(qū)的集中布局，是蘋果供應(yīng)鏈中一個(gè)關(guān)鍵的地緣政治隱患。

蘋果五項(xiàng)具有變革意義的芯片收購

蘋果公司在半導(dǎo)體領(lǐng)域的總體理念簡(jiǎn)單卻又毫不妥協(xié)：掌控那些能夠使產(chǎn)品脫穎而出的“核心技術(shù)”。這一戰(zhàn)略始于2010年的A4芯片，如今已發(fā)展成為一套全面的內(nèi)部化方案。這不僅僅關(guān)乎CPU（A系列/M系列）；蘋果幾乎對(duì)所有關(guān)鍵子系統(tǒng)的供應(yīng)商都進(jìn)行了系統(tǒng)性的替換，為音頻（H系列）、安全（T系列）、無線（W系列）、超寬帶（U系列）以及現(xiàn)在的空間計(jì)算（R系列）等應(yīng)用開發(fā)了定制芯片。2019年收購英特爾的調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)是這一戰(zhàn)略的最后一塊拼圖，旨在取代高通，最終實(shí)現(xiàn)芯片的完全自主化。

1、PA Semi（2008 年，2.78 億美元）：基本盤

PA Semi 是一家精品芯片設(shè)計(jì)公司，由業(yè)內(nèi)最受尊敬的處理器架構(gòu)師之一 Dan Dobberpuhl 創(chuàng)立（他是 DEC Alpha 和 StrongARM 的創(chuàng)造者）。該公司擁有 150 名工程師，致力于設(shè)計(jì)低功耗、高性能處理器。

該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了蘋果首款定制SoC芯片A4。后來設(shè)計(jì)了AMD Zen架構(gòu)的吉姆·凱勒在離開蘋果之前領(lǐng)導(dǎo)了A4/A5的開發(fā)工作。

2、AuthenTec（2012年，3.56億美元）：Touch ID

Touch ID 在 AuthenTec 被收購 13 個(gè)月后推出。AuthenTec 的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了安全隔離區(qū) (Secure Enclave)，這是一個(gè)處理所有生物識(shí)別和加密操作的硬件安全子系統(tǒng)。

安全隔離區(qū)（Secure Enclave）促成了 Apple Pay 的誕生（2014 年）。十年后，Apple Pay 的交易額超過 1.5 萬億美元（預(yù)計(jì)到 2024 年）。3.56 億美元的收購案為一項(xiàng)年收入達(dá)數(shù)十億美元的金融服務(wù)業(yè)務(wù)奠定了基礎(chǔ)。2012 年的一項(xiàng)芯片架構(gòu)決策，在十年后催生了一項(xiàng)價(jià)值超過 1000 億美元的服務(wù)業(yè)務(wù)。

3、PrimeSense（2013年，3.6億美元）：面部識(shí)別

PrimeSense公司開發(fā)了微軟Kinect背后的3D深度感知技術(shù)。蘋果公司以3.6億美元收購了該公司，并花了四年時(shí)間將這項(xiàng)技術(shù)小型化，使其能夠集成到手機(jī)的劉海屏中。

TrueDepth 攝像頭會(huì)將 30,000 個(gè)紅外點(diǎn)投射到你的臉上，繪制出 3D 結(jié)構(gòu)圖，并在幾毫秒內(nèi)完成身份驗(yàn)證。Face ID 比 Touch ID 更安全（誤報(bào)率分別為百萬分之一和五萬分之一）。

這項(xiàng)技術(shù)也催生了 Animoji 和 Memoji，并成為 iPhone 12 Pro 中 LiDAR 掃描儀的基礎(chǔ)。

4、英特爾調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)（2019 年，10 億美元）：自主研發(fā)的 5G 調(diào)制解調(diào)器

蘋果公司收購英特爾智能手機(jī)調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)的同一周，該公司與高通公司達(dá)成和解。這一時(shí)機(jī)是精心安排的。和解協(xié)議只是暫時(shí)的休戰(zhàn)。

通過收購英特爾，蘋果公司獲得了2200名工程師（調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)、射頻、驗(yàn)證）、17000項(xiàng)無線專利、實(shí)驗(yàn)室、設(shè)備以及位于圣地亞哥和慕尼黑的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

5G調(diào)制解調(diào)器是蘋果公司最后的挑戰(zhàn)，盡管經(jīng)歷了多次延期，但經(jīng)過五年的研發(fā)，C1調(diào)制解調(diào)器最終還是隨iPhone 16e（2025年）一同發(fā)布。到2027-2028年，蘋果預(yù)計(jì)將在其產(chǎn)品線中徹底淘汰高通芯片，這將為其帶來更高的毛利率提升機(jī)會(huì)。

5、Imagination授權(quán)（2017）：內(nèi)部GPU

自初代iPhone以來，蘋果一直從Imagination Technologies公司獲得GPU設(shè)計(jì)授權(quán)。2017年4月，蘋果通知Imagination，將在15至24個(gè)月內(nèi)停止使用其知識(shí)產(chǎn)權(quán)。Imagination的股價(jià)一夜之間暴跌70%。

蘋果公司秘密組建了一支內(nèi)部GPU團(tuán)隊(duì)。A11芯片（2017年9月發(fā)布）搭載了蘋果首款定制GPU。蘋果的這款GPU性能比Imagination公司的設(shè)計(jì)提升了30%。

Imagination公司一度瀕臨破產(chǎn)，最終被一家中資背景的私募股權(quán)公司收購。到2020年，兩家公司解決了彼此間的糾紛，并簽署了多年期許可協(xié)議。

全球設(shè)計(jì)運(yùn)營

蘋果公司在全球四大洲的 15 個(gè)以上設(shè)計(jì)中心擁有 8000 多名芯片工程師：

蘋果公司領(lǐng)先的CPU性能正是在以色列研發(fā)的。赫茲利亞團(tuán)隊(duì)（其中許多成員來自英特爾以色列分部，該分部曾開發(fā)奔騰M、酷睿和Sandy Bridge架構(gòu)）設(shè)計(jì)了Firestorm、Avalanche和Everest核心，這些核心在基準(zhǔn)測(cè)試中遙遙領(lǐng)先。

為英特爾提供最佳架構(gòu)的同一個(gè)國家，如今設(shè)計(jì)出性能超越英特爾的蘋果芯片。

位于圣地亞哥的這家工廠顯然是瞄準(zhǔn)了高通公司。蘋果的調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)部門就位于高通總部附近。該辦公室的員工大多是前高通和前英特爾工程師，他們非常了解高通調(diào)制解調(diào)器的工作原理以及如何破解它們。

DTCO：設(shè)計(jì)-技術(shù)協(xié)同優(yōu)化

蘋果與臺(tái)積電共同定義工藝設(shè)計(jì)套件 (PDK)。臺(tái)積電實(shí)際上為蘋果配備了數(shù)百名工程師，打造了一個(gè)名副其實(shí)的“虛擬IDM”（集成器件制造商）。當(dāng)蘋果提出對(duì)更寬內(nèi)存總線或特定晶體管架構(gòu)的需求時(shí)，臺(tái)積電會(huì)調(diào)整PDK以滿足這些需求。

硅性能演進(jìn)

A系列和M系列的持續(xù)推進(jìn)

這種制造優(yōu)勢(shì)帶來了十多年來不斷累積的性能領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。蘋果能夠率先采用下一代制程工藝，從而在相同的散熱環(huán)境下集成更多晶體管，使其在每瓦性能方面始終領(lǐng)先于x86生態(tài)系統(tǒng)。

晶體管數(shù)量的增長(zhǎng)是線性的，但每瓦性能才是真正的衡量標(biāo)準(zhǔn)。A18/M4 代芯片采用 N3E 架構(gòu)，優(yōu)先考慮成本和良率而非單純的密度提升（與 N3B 相比），這也解釋了為何與前幾代相比，晶體管數(shù)量的增長(zhǎng)幅度相對(duì)較小。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的增長(zhǎng)最為顯著，從 A11 的 0.6 TOPS 躍升至 A17/A18 的 35 TOPS，這反映了蘋果早在“AI PC”炒作周期開始之前，就已將戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)向設(shè)備端 AI。

自 2013 年以來，蘋果公司一直比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手提前 12-24 個(gè)月推出業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的功能。

蘋果芯片的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

蘋果在性能上的領(lǐng)先地位源于十年前在架構(gòu)設(shè)計(jì)上的大膽嘗試。當(dāng)英特爾和高通競(jìng)相追求 5GHz 以上的時(shí)鐘頻率時(shí)，蘋果卻選擇了“寬廣而緩慢”的架構(gòu)，以較低的頻率在每個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行更多的工作。

前端架構(gòu)：解碼寬度奇偶校驗(yàn)

蘋果在 2020 年的 A14/M1 芯片中引入了 8 倍解碼能力，比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手領(lǐng)先四年。但到了 2025 年，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手就迎頭趕上了。

解碼寬度不再是蘋果的優(yōu)勢(shì)所在。如今，蘋果的優(yōu)勢(shì)已轉(zhuǎn)移到緩存層級(jí)結(jié)構(gòu)、垂直整合以及極其高效的小型E核心上。

緩存層級(jí)：蘋果依然領(lǐng)先

蘋果的理念是：海量高速一級(jí)緩存（L1）、大容量共享二級(jí)緩存（L2）以及位于DRAM之前的系統(tǒng)級(jí)緩存（SLC）。SLC使得CPU、GPU和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎能夠共享數(shù)據(jù)，而無需訪問速度較慢的系統(tǒng)內(nèi)存。

蘋果的SLC芯片優(yōu)勢(shì)比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手大3-4倍，而且CPU/GPU可以完全共享。AMD的Strix Halo芯片尺寸與之相當(dāng)，但CPU核心無法訪問它。

蘋果和高通Oryon在L1緩存容量、延遲和緩存層級(jí)方面基本一致，因?yàn)樽畛醯腘uvia設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)很大程度上是從蘋果挖來的。英特爾的L0/L1.5層級(jí)結(jié)構(gòu)增加了延遲。

統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)

傳統(tǒng)PC架構(gòu)為CPU和GPU使用獨(dú)立的內(nèi)存池，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制。而蘋果芯片采用統(tǒng)一內(nèi)存架構(gòu)：GPU讀取與CPU完全相同的內(nèi)存地址。

這消除了對(duì)人工智能工作負(fù)載至關(guān)重要的“復(fù)制懲罰”。一個(gè) 20GB 的 LLM 只需加載一次。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎和 GPU 可以同時(shí)訪問它。高通移動(dòng)芯片使用共享的 LPDDR5X，但缺乏蘋果的細(xì)粒度一致性。AMD Strix Halo 的 MALL 僅供 GPU 使用。

垂直整合

蘋果的能效優(yōu)勢(shì)源于其采用的芯片本身并不那么吸引人：定制的電源管理芯片和存儲(chǔ)控制器能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級(jí)的動(dòng)態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)。該芯片能夠快速進(jìn)入睡眠狀態(tài)，在高功率脈沖結(jié)束后迅速降至接近零功耗，速度遠(yuǎn)超x86架構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

iPhone 17 Pro 的均熱板是與 A19 Pro 的散熱外殼共同設(shè)計(jì)的。蘋果清楚芯片的持續(xù)功耗預(yù)算（5-7W），并據(jù)此進(jìn)行設(shè)計(jì)。而高通則必須針對(duì)三星、小米和一加等廠商的手機(jī)，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮最壞情況下的散熱問題。

2024-2025年發(fā)生了哪些變化：

• 解碼奇偶性：英特爾、AMD、高通都將在2024年實(shí)現(xiàn)8代處理器。

• SLC 的采用情況：高通增加了 8MB SLC；英特爾增加了 8MB 內(nèi)存端緩存。

• L1 性能對(duì)比：高通 Oryon 的 L1 緩存大小與蘋果的 320KB L1 緩存大小相當(dāng)，延遲也相近。

Android 跑分正在逼近 iPhone

小米自主研發(fā)的XRing芯片，在設(shè)計(jì)、功耗和軟件方面實(shí)現(xiàn)了高度垂直整合。

蘋果的剩余優(yōu)勢(shì)包括：更大的SLC閃存（32MB對(duì)比8-10MB）、真正的統(tǒng)一內(nèi)存以及與CPU/GPU完全一致的特性，還有垂直整合帶來的散熱協(xié)同設(shè)計(jì)。盡管差距有所縮小，但蘋果在能效方面仍然遙遙領(lǐng)先。

（來源：編譯自semianalysis）

*免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個(gè)人觀點(diǎn)，半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達(dá)一種不同的觀點(diǎn)，不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對(duì)該觀點(diǎn)贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。

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