台积电为苹果造芯秘史：隐忍三年取代三星

看点：苹果自研Mac芯的底气！台积电300“勇士”助力苹果芯片帝国崛起。

十年前，从2010年的iPhone 4开始，苹果逐步在产品中搭载自己研制的芯片。十年之后的2020，从iPhone、iPad到Apple Watch、AirPods，无不是内藏一颗“苹果芯”。面对越来越庞大的苹果自研芯帝国，今年早些时候，业界开始聚焦在那唯一的缺口——Mac芯片上。
关于苹果将自研Mac芯片的消息已经沸沸扬扬，终于在今年6月23日举办的WWDC 20大会上尘埃落定，由苹果CEO提姆·库克向全世界官宣。库克本人称这是“Mac前进的一大步”。
“苹果硅（Apple Silicon）”计划已经摘开面纱，但还有许多谜团待解。

苹果自研Mac芯官宣后不久，就有消息称台积电将承担为“苹果硅”计划代工的关键角色，也是苹果为“苹果硅”计划选择的唯一一家芯片代工厂商。
而且有细节称，面对苹果的绝对信任，台积电派出300人的团队助力“苹果硅”计划研发，力求独家代工不掉链子。
这已不是苹果第一次把核心芯片代工的全部筹码押在台积电身上。我们追溯到10年前，苹果和台积电就开始接触并探讨芯片研发和代工合作，甚至在三星还为苹果代工A系列芯片时，台积电就已经作为“备胎”秘密地与苹果进行联合研发和技术攻关。二者的合作远比我们想象的要深远和有故事。从2016年搭载于iPhone 7的A10 Fusion芯片起，苹果每颗A系列芯片的订单被台积电全数吃下。在这之前，他们是怎么走到一起的？今天，智东西来深扒苹果和台积电10年联手造芯背后的故事。

台积电投300人研发，助力苹果自研Mac芯“首秀”在WWDC 20大会上，苹果宣布了Mac芯片“苹果硅”计划，预计将用两年时间完成从英特尔芯片到Arm架构自研芯片的转变。从打造班底和芯片性能等方面来说，“苹果硅”计划都可以说是豪华。
在WWDC 20大会举办前几个小时，消息人士@手机晶片达人爆料称，为了帮助“苹果硅”计划顺利落地，台积电慷慨拿出300人团队，专攻“苹果硅”计划的研发、设计、先进工艺和封装。
@手机晶片达人此前爆料的许多供应链消息都得到验证。比如，2019年其爆料称华为将自研PA（功率放大器）芯片订单下给国内射频芯片厂商三安光电。2020年，三安光电就出现在了华为P40的核心供应商名单中。因此，这次其爆料的台积电300人研发团队消息可信度也很高。
这个神秘的300人团队无疑是苹果和台积电合作“苹果硅”计划的关键。台积电作为芯片代工领域的龙头企业，其300人的研发团队阵容不论从数量还是质量上，都称得上豪华。要知道，当初“中国半导体之父”张汝京建立起中芯国际，也不过用了300人的工程师班底。近期，中芯国际历经19天成功过会，创下了科创板最快过会记录。其实，早在10年前苹果和台积电刚刚接触、谈论合作可能性的时候，台积电就曾拿出一个100人的“One Team”进行技术攻关。@手机晶片达人的爆料说明，至今苹果和台积电或仍在沿用这一方式。6月23日WWDC 20大会结束后，@手机晶片达人又发布微博，称其预计5nm Apple Sillicon ARM CPU A14X成本约为75美金左右。相比之下，基于X86架构的10nm 4核酷睿i7处理器售价在300～400美元左右。
在成本更低的前提下，“苹果硅”计划产出的芯片性能怎样？搭载苹果自研芯片的Mac预计明年才会落地，但是各方媒体、消息人士已经开始从各个角度挖掘相关信息。比如，曾准确预告微软Xbox发布会时间的科技博主Paul Thurrott发博称，使用基于“苹果硅”的过渡工具的开发者泄露了“苹果硅”的早期基准得分。得分显示，搭载“苹果硅”芯片的过渡工具性能达到甚至超过了基于Microsoft SQ-1芯片的微软Surface Pro X。通过运行跨平台处理基准测试程序Geekbench，苹果开发者过渡工具（the Apple Developer Transition Kit）平均单核得分为811，平均多核得分为2871。相比之下，微软的Surface Pro X平均单核得分为764，平均多核得分为2983。要知道，Surface Pro X搭载的Microsoft SQ-1是高通和微软花费三年打造的高性能Arm架构芯片。这说明台积电的300人团队确实可能为“苹果硅”计划带来强劲的竞争力，助力苹果自研芯片Mac性能超预期。
2010年，苹果首次发布搭载自研芯片的智能手机iPhone 4。当时iPhone 4搭载的Arm架构A4芯片是由三星代工。今天的台积电与当年的三星有许多相似之处：同样是独家代工、同样是代工Arm架构芯片、同样是代工苹果重要自研芯片。不同的是，台积电专心芯片代工，不像三星除了芯片代工厂商外还有着手机厂商的第二重身份。而这也许就是台积电除了独家班底外，赢得苹果10年信任的另一个关键。约10年过去，苹果和台积电分别成为了智能终端和芯片代工领域的领头羊。苹果在供应链获得更多自主权，随着自研Mac芯片计划的落地，苹果自研芯片帝国版图的最后一个缺口被补上。
台积电的市场份额逐年攀升，据市场分析机构iHS统计，2019年台积电市场份额达到52%。如果说过去这两家公司互相成就了彼此，在未来，他们还将通过互相倚仗走得更远。

▲iHS统计，2019年台积电占据52%的市场份额
2010年台积电首用“One Team”赢订单，11个月使命必达台积电与苹果合作的故事要从2010～2011年间、两家公司为A8芯片聚首而讲起。在那时，台积电就曾拿出一个100人规模的“One Team”。这种“One Team”模式是如何被敲定的，我们不得而知。但是，从实施过程和结果来看，台积电的“One Team”使A8芯片获得了成功。
2010年，时任苹果运营副总裁Jeff Williams赴台与台积电前任董事长张忠谋及其夫人共进晚餐，席间双方谈论了一起合作的可能性。
Jeff Williams在业界有小Tim Cook之称，擅长供应链管理，并在苹果内部相关岗位深耕多年。

▲苹果现任COO Jeff Williams在七年后的2017年，Jeff回忆当初，笑称那是一顿“很棒”的晚餐，双方都认为“如果能把先进的科技和我们的目标结合是一个很棒的机会”。
虽然2010年就开始了接触，但台积电与苹果直到2013年才首次将芯片代工合作落地到iPhone上。另有消息称，2011年，时任台积电高管蒋尚义也曾与苹果方面进行接触，讨论用先进制程进行合作的事宜，但并未敲定合作。原因主要在于苹果方面的担忧和台积电方面技术、产能的不足。
当时苹果方面的顾虑是，台积电与苹果没有合作经验，单纯就产品而言，台积电的工艺和产能都要打个问号。
另外，2011年间，三星意识到台积电有意“截胡”苹果订单，曾在接待股票分析师时强调“只要台积电敢做，就一定敢告”。苹果方面也忌惮转单台积电会引起台积电和三星的芯片IP纠纷。
面对苹果的为难，台积电展现出难能的诚意。
针对产能不足的问题，台积电投资90亿美元新建、扩建产线。台中的台积电15厂于2010年7月16日动工建设，于2012年初厂房落成。另外，台积电分别于2013年上半年和下半年开始扩建其竹科12厂和南科14厂。
台积电在竹科12厂开辟出一条“苹果专属”20nm A8芯片研发生产线，还从南科14厂调度大批生产线工程师进行配合。这是台积电首次为客户打造研发、生产合一的新制程生产线。

▲台积电竹科12厂
▲台积电南科14厂为了避免IP争端，台积电在2011年底派出近百人的“One Team”奔赴美国苹果总部。这支团队先帮助苹果解决A6芯片的设计问题，再帮助苹果处理专利认证问题。
据称，台积电最终拿出两版A8方案供苹果挑选，最大限度帮助苹果减轻与三星打IP官司的风险。
在半导体领域，客户为供应商的先进产品和技术提前“买单”并不少见。比如，三星、英特尔、台积电就曾入股支持光刻机巨头ASML的研发；苹果曾花10亿美元收购英特尔的基带芯片部门，其中包括技术、设备等等。据了解，在台积电为了A8订单攻关技术、扩大产能的过程中，苹果并没有直接入股支持，也没有赞助其重要生产设备。尽管台积电诚意可鉴，但拍板让台积电独家生产A8对于苹果来说还是一个艰难的选择。在2017年的台积电30周年庆上，Jeff Williams谈及当初的合作，直言当年下单台积电是一场赌注，“现在看来理所当然，但当时风险是难以预料的”。
想来在整个合作过程中，苹果方面都把心提到了嗓子眼。但是，台积电最终交出了令人满意的答卷。当时，为了按时按量完成任务，台积电部署6000位员工赶工。最终，台积电破纪录在仅11个月后就量产了Jeff口中“完美无暇”的A8芯片，并在这段时间向苹果出货超5亿片产品。

▲2017年，Jeff Williams在台积电成立30周年庆上称赞A8芯片“完美无瑕”搭载A8芯片的iPhone 6也被称为苹果最畅销的产品，截至2019年停产共出货约2.5亿台。相比之下，诺基亚最畅销的1100/1110系列手机销量也在2.5亿台左右。
“去三星化”背景下的一拍即合其实，苹果在2013年与台积电签约，背后颇有一些无奈的意思。当时，苹果不仅每年向三星独家订购手机SoC，还要订购大量显示屏和内存芯片。可以说，苹果越来越意识到供应链对三星依赖带来的危险。
三星与苹果的合作关系起源于2005年1月推出的iPod Shuffle（搭载三星内存芯片）。那时，三星已经推出一系列手机，而苹果还没有手机业务。
iPod Shuffle大获成功，截至当年4月份已售出约180万台。这为苹果、三星开启了一段通力合作的“美好时光”。有消息称，苹果在2005年8月份即与三星签约，大方表示要占用三星40%的内存芯片产能。

▲iPod Shuffle随后几年，苹果和三星的合作逐渐加深，苹果下给三星的订单也从内存芯片扩展到显示屏和手机SoC。从iPhone 4搭载的A4到iPhone 5S搭载的A7，全部是由三星独家代工。
但是，一切从苹果推出iPhone的那一刻就已经发生了微妙的不同。商场如战场的铁律告诉我们，要分同一块市场蛋糕的对手终究难以保持水下甚至表面的和平。2010年，三星推出了第一代Galaxy手机Galaxy S。看到Galaxy S照片时，苹果的人当即傻眼：这和iPhone也太像了吧！像到苹果不认为自己被抄了都难。
▲左-三星Galaxy S手机，右-苹果iPhone 4如果说面对极其相似的产品，苹果还能“忍一时风平浪静”，那么市场数据的变化则让苹果彻底坐不住了。2008～2011年，三星智能机全球份额增长了6倍、2011年达到了19.1%（第一），而苹果以19%的份额居于第二。2011年，苹果把三星告上了法庭，称三星抄袭了自家产品的外观、风格等。2012年，美加州地方法院判决三星侵权成立。由于苹果、三星始终没能就赔偿金额达成一致，二者之间这场官司断断续续打到了2018年才彻底结束。要指出的是，在打官司期间，苹果A5、A5X、A6、A7芯片（2011～2013年）的订单还是只能下给三星。比会抄袭的竞争对手更可怕的，可能就是会抄袭还捏住了你核心部件供应链的竞争对手。对于憋屈的苹果来说，已经低调开始进行20nm制程合作研发、正积极扩大产能的台积电成为最可靠的选择。iPhone 6的销量数字也证明，经过2010至2013年的打磨，苹果的芯片代工“备胎养成”计划十分成功。如果说台积电用百人“One team”拼出了A8芯片的成功和苹果的信任，那么A9芯片则帮台积电在市场的较量中胜过了三星。苹果在2015年发布的iPhone 6s和iPhone 6s Plus中搭载了A9芯片。而A9芯片是三星和台积电以2:3的订单比例共同代工。其中，三星采用14nm制程工艺，台积电采用16nm制程工艺。让人大跌眼镜的是，虽然号称制程更先进，但三星生产的A9芯片在网友实测中“翻车”了。网友实测显示，台积电生产的A9芯片功耗更低，甚至在iPhone 6S中能达到高于三星产A9芯片30%的能耗优势。因此，网友大面积对三星表示不满。最后苹果官方不得不发声，称台积电和三星生产的芯片间的差异不会超过2～3%。但是，网友并不买账，甚至有人发布教程，教授消费者拿到iPhone 6/6S后快速辨别芯片来自三星还是台积电，号召消费者退货搭载三星芯片的产品。经此一役，台积电坐拥苹果的100%信任和市场检验的“合格证书”。如果说在2010年这场战役开打时，三星和台积电还能称得上是不相伯仲，甚至三星略胜一筹，那么到了2015年iPhone 6发布之后，台积电则是超越了三星。A9以后的每一代A系列芯片，都是由台积电独家代工。
结语：苹果补全芯片版图和台积电的新起点从iPhone 6搭载的A8起，台积电与苹果开始了业务往来。到今天，iPhone 12搭载的5nm制程芯片同样出自台积电产线。
然而，今年台积电与苹果的合作更有一层特殊的意义。苹果将在新款Mac电脑中使用自研的Arm架构芯片。这意味着苹果的自研芯片帝国版图终于完整。
同时，台积电也把“One Team”这种玩法实行得风生水起。7月8日，@手机晶片达人再度爆料，称英特尔从2021年后要把GPU和CPU拿给台积电代工。作为回报，台积电同样拿出一个专门的“Team”对其服务。
另外，代工Arm架构的电脑芯片对台积电来说也是一个新起点。目前，个人电脑、服务器等都是基于X86架构芯片。随着台积电代工的Arm架构电脑芯片逐渐成熟，未来电脑芯片架构也更多了一种可能。
未来是否会出现更多Arm架构的电脑芯片？台积电是否会开启一个Arm架构电脑芯片时代？一切皆有可能。
参考报道：1、《TSMC Invested 300 R&D Teams To Assist Apple In Development Mac Chips》CizChina2、《研發結合生產ONE TEAM奏效》自由时报3、《Apple COO Jeff Williams: We bet the company on TSMC》Philip Elmer DeWitt4、《First Apple Silicon Benchmarks Destroy Surface Pro X》Paul Thurrott（本文系网易新闻网易号特色内容激励计划签约账号【智东西】原创内容，未经账号授权，禁止随意转载。）