3nm到2nm，苹果A20 Pro到底强在哪？

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自2026年秋季以来，苹果公司持续发布新品，包括iPhone（18Pro/18ProMax/Duo）、Mac（mini/Studio）、AppleWatch（Ultra4/Series12）、AirPods5、AppleTV4K和HomePodmini2。

苹果公司还计划举行ProandTel发布会，预计届时将发布更多新品。可以肯定的是，到本文发表时，苹果公司还会发布更多新品。我将在适当的时候对此进行报道。

图1展示了iPhone18Pro的内部电路板以及A20Pro处理器从封装中取出的过程。该电路板配备了众多由苹果公司开发的芯片，不仅包括处理器，还包括电源IC、C2调制解调器芯片、与C2配对的收发器、N2Wi-Fi7网络芯片以及超宽带(UWB)芯片。所有通信和数据处理均由苹果公司负责。

图1：iPhone18Pro电路板内部视图 来源：Tekanarie报告

A20Pro采用2nm工艺制造的SoC（片上系统）和LPDDR5X内存，封装在一个芯片内。如图1右上角所示，封装背面处理器运算单元正上方有焊球和硅电容。封装顶部没有硅电容，但底部有四种类型的硅电容。

图2显示了去除树脂和焊球后的A20Pro封装。如图2左侧所示，处理器硅片和存储器硅片在封装内并排排列。如图2右侧所示，所有硅电容都位于处理器硅片一侧。

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图3显示了移除并分离所有硅片后的A20Pro封装。A20Pro封装共包含14颗硅芯片。内存芯片由六颗2GBLPDDR5X芯片组成，总容量为12GB。SoC芯片由一颗2nm工艺制造的芯片和七颗不同类型的硅电容组成（尺寸越大，容量越大，效果也越显著）。

图3：共包含14种硅芯片 来源：Tekanarie报告

假设SoC硅片面积为1.00，则总内存面积为3.08，硅电容面积为0.09。这是一个相当重要的数字，电容面积约占SoC总面积的10%。硅电容的面积占比逐年增加，因此我们目前正在收集过去10年（包括高通和谷歌的TensorG系列）面积占比的变化数据。

图4展示了苹果公司2025年推出的A19Pro（台积电3nm工艺制造）和2026年推出的A20Pro的封装结构差异。A19Pro的SoC芯片和内存芯片采用垂直堆叠结构，两者均使用InFO（集成扇出）技术。A20Pro的结构则截然不同，其SoC芯片和内存芯片排列在同一平面上。

图4：SoC和内存布局结构发生了显著变化 来源：Tekanarie报告

堆叠式布局的优势在于缩小了芯片面积，但同时也存在一些显著的缺点，例如增加芯片厚度和内部散热问题。平面布局虽然增加了芯片面积，但其优势也十分明显，例如缩短了SoC和内存之间的布线长度，以及更容易提升带宽。我们刚刚开始对A20Pro进行横截面分析。我们计划在适当的时候发布其横截面结构与A19Pro横截面结构的对比报告。

图5展示了A19Pro和A20Pro芯片的功能布局。两款芯片的硅面积几乎相同（A19Pro为1.000平方毫米），A20Pro为1.006平方毫米（增加了0.6%），但从3nm到2nm的微型化效果非常显著。当然，面积的减少部分归功于电路改进和晶体管数量的减少，以及更快晶体管带来的扇出效应的降低，但2nm工艺的优势显而易见：即使GPU核心数量增加了一个，CPU核心从P核改为S核，NPU的尺寸也增加了一倍，芯片的面积仍然保持不变。

图5：小型化带来性能提升，面积几乎不变来源：Tekanarie报告

此外，芯片内部布局也发生了显著变化，之前分散在芯片上四个位置的内存接口现在整合到了一个位置。A20Pro从核心电路到布局都实现了重大革新。苹果公司不仅对制造工艺进行了重大改进，而且对电路设计也进行了大幅调整，这充分体现了其强大的研发能力。

表1展示了苹果的第二款自研5G调制解调器C2，它将被安装在iPhone18Pro中。该调制解调器内部集成了基带处理SoC和DRAM。苹果首次在其自研调制解调器C1中亮相是在2025年2月发布的iPhone16e上。然而，同年9月发布的iPhone17系列并没有使用C1调制解调器，而是采用了高通的调制解调器。

表1：苹果新旧专用调制解调器芯片对比来源：Tekanarie报告

在iPhone18Pro中，部分（美国）机型继续采用高通（Quaocomm）的毫米波调制解调器，而日本机型则全部配备C2调制解调器。C1和C2调制解调器不仅性能不同，芯片面积也不同。具体来说，由于内部电路进行了重大重新设计，C2调制解调器的体积比C1调制解调器小约15%。

图6将苹果公司首款自主研发的处理器A4（2010年推出）与2026年发布的A20Pro进行了比较。图中还包含了与第一代iPhoneiPhone2G中使用的S5L8900（三星电子采用90nm工艺制造）的比较，但由于这是苹果公司自主研发芯片的比较，因此本文重点关注A4。

图6：A4(2010)与A20Pro(2026)对比 来源：Tekanarie报告

过去16年间，各个方面都取得了创新性的进步。小型化带来了核心数量、比特扩展、内存容量（包括硅内高速缓存、外部存储器带宽、容量和速度）的显著增长，以及封装内硅片面积的大幅增加。虽然这种发展速度可能会有所放缓，但无疑会继续下去。需要注意的是，图6中SoC和DRAM的硅片面积并不代表它们的实际尺寸。

图7展示了计划于2026年9月22日发布的苹果Macmini，我们这次无法对其进行详细介绍。Macmini配备了M6处理器，该处理器采用与A20Pro相同的台积电2nm工艺制造。关于M6处理器，我们有很多想说的，包括与M5处理器的比较，但由于篇幅限制，这次我们只展示其外观。

图7：2026年款Macmini 来源：Tekanarie报告

图8展示了将于2026年9月18日发布的AppleWatchSeries12。与上一代产品相比，其健康传感器中的光电二极管和麦克风数量翻了一番。内部结构也进行了重大改进，包括在相同体积内将麦克风数量增加了一倍。