『拆拆看』 苹果A6处理器究竟安的什么心?
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过去一段时间以来,猜测iPhone 5所用的A6处理器究竟使用哪一款核心几乎已达狂热程度。大部份讨论集中在CPU和GPU的变种上。甚至可以说,这些核心就是所有讨论的重点所在。业界普遍认为,A(x)处理器不过是将CPU和GPU (现在都是多核心了)简单地整合,加上一些晶体管,就能顺利运作。但事情绝不可能这幺简单。
时间拉回2010年1月,在iPad推出之前,我曾经谈到过史帝夫?乔布斯 (Steve Jobs) 在2008年收购 PA Semi 。当时乔布斯说:“我们希望经由IC设计进一步实现产品的区隔化。”我一直记得这句话,并将之作为我们分析 A4 和 A5 处理器的大原则。而现在,我们也将以相同的原则来检视 A5X 和 A6 。
A5X
A5X 处理器变种出现在今年三月问世的 iPad 3月之中。该处理器的尺寸相对较大。快速比较 A5 和 A5X 的芯片照片时可发现尺寸增加的主因是因为新增的两个GPU核心。不过要我说,导致尺寸变大还有其它因素。
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A5的 GPU 大约30mm2,占总芯片面积的24%。而在A5X中,该数字增加至62mm2,占总芯片面积40%。而在这两款芯片中,两个ARM核心的面积大约都是18 mm2。
那么,导致整个芯片尺寸增加只是因为GPU吗?简单来说,答案是否定的。
A5X芯片尺寸为165mm2,大约比A5大43mm2。GPU部份增加了约32mm2,另外还有11mm2左右的增加面积。这对A5X来说似乎剩下太多了,因为这几乎占A4芯片面积的25%。因此,里面必然藏有更多的设计。
除了CPU/GPU以外,依照我的计算,A5X上还有15个数字模块,而A5是12个。此外,A5X上还有2个数组是A5所没有的。这些「数组」已经在A5X的芯片照片上标注出来,它们很可能是包含微码的ROM。
在CPU和GPU核心之外,芯片内还有哪些奥秘?
一些较普遍的组件包括有内存桥、特定接口电路、其它外围等。不过,还有其它不同的IP模块,很可能包含了Anobit (已被苹果并购)闪存控制器。另外,芯片内还有一些进行专门任务处理的模块。
A5X的额外11mm2是属于“下落不明”的区域,我们认为其中可能包含可进一步让苹果与其它产品区隔化的电路。
现在,终于快要进展到A6了。
由于拆解专家们才刚刚拿到 iPhone 5 ,因此我们在等待首张芯片照片前,先用A(x)处理器的相关资料进行分析。
在9月12日推出iPhone 5时,苹果披露的A6信息非常少,只有一个关键信息:A6比A5小22%。因此该芯片尺寸应该是96mm2。芯片面积的减少很可能是因为从45nm跨越到32nm制程之故。A5X的芯片面积为165mm2,到96mm2至少缩减了41%。
Source:UBM TechInsights
没错,确实有着相同的编号,但我认为这不过是转移注意力的噱头罢了。要从这个数字来判断有多少GPU/CPU核心是不可能的。芯片上还有一些非常有趣的电路。显然,苹果对新芯片做了更多的设计,而不是仅仅增加核心或重新排列模块。
UBM TechInsights的A6拆解分析
《EE Times》姊妹公司 UBM TechInsights 认为,iPhone 5中使用的A6处理器仍可能由韩国三星电子(Samsung)制造,并可能采用ARM的“big-little”绘图处理器核心方案。
从 UBM TechInsights 的早期分析看来, A6 上有着与A4和A5类似的三星标记。
根据UBM TechInsights的拆解分析,A6芯片尺寸为95.04 mm2,远小于A5X的162.54 mm2和45nm版本、尺寸为122.21 mm2的A5处理器。
苹果A6芯片标记。
Source:UBM TechInsights
苹果A6芯片照片。
Source:UBM TechInsights
仔细观察UBM TechInsights的A6图片,可发现只有3个处理器绘图核心很容易辨认。
UBM TechInsights技术研究经理Allan Yogasingam指出,苹果可能已经采用了ARM的“big-little”技术,运用高性能核心和功效型核心的配对组合,来共享处理器资源,以降低整体功耗。
“苹果或许已经使用了“big-little”方式,搭配一颗较灵活或是较小的第四颗核心,”Yogasingam说。“无论采用哪种方式,苹果的定制芯片都将是非常独特的处理器设计。”
A6处理器的放大图,显示了ARM核心和其它部份的位置。
Source:UBM TechInsights
使用者体验才是王道
当工程师们谈论到定制设计和/或降低芯片面积时,往往会陷入成本考量的陷阱。这能否增加利润或降低芯片成本?但A5X破除了这种迷思。一切都将以终端使用者体验为依归。苹果永远将使用者体验置于成本考量之前。《华尔街日报》的Walter Mossberg在最近一篇有关Kindle Fire HD的报导中指出,“Fire HD没有iPad的优雅、流线外形或是易用性......Fire HD一直给人延迟的印象,连应用程序激活也会延迟。而这种延迟得重新开机才能解决。”
苹果宁愿消耗额外的硅晶面积和做更多设计,并使用他们熟悉的操作系统,以确保整体使用感觉更加流畅。
编按:本文其中一位作者Paul Boldt是加拿大技术研究公司ned, maude, todd & rod Inc.,的首席分析师。他的文章首先出现在www.engineering.com,经作者同意后刊登于《EE Times》网站。
编译: Joy Teng