苹果A系列处理器的设计技术细节揭密(一)

2013-10-14 19:06:59来源: 互联网

5S和iPad 5的传闻已经流传。还不算太过份,但确实都在传。这两款机很有可能会分别采用A7和A7X处理器。这意味着,除非苹果不再设计定制化的芯片,而选择英特尔的产品。这不是我们的假设,但也有人这样说,即使是在华尔街。

在去年11月底,RBC资本市场的分析师道格·弗里德曼称,如果苹果的iPad改为采用英特尔的处理器,英特尔将会为苹果代工生产苹果的处理器。他甚至还建议,苹果自己设计的应用处理器只是暂时凑合着用,直到有有更好的芯片出现。现在来看看苹果的“A系列处理器”,想想这些产品的演进,再掂量一下苹果的半导体设计的证据,这就看上去是完美的注脚。

在我们的假设走得太远之前,我们再来考虑一下A6和A6X处理器。A6随着iPhone 5同时发布,这完全就是在所有iPhone与A系列处理器的传闻和猜想之中。

然而,在大约40多日以前,随着iPad 4一起出现的A6X则完全出乎了人们的意料。像是半路杀出了个程咬金,至今都让预言家迷茫。

 

Chipworks首先发布了A6和A6X的芯片裸晶图片,下面还有我们的解释。两款芯片最让人意外的一个特点是:它们都是自产自销。进一步说,它是一个客制化的设计,版图设计都是人手定做,而不是采用通用的自动化的“place and route” 的方法。在关于A6的讨论中,ChipWorks是这样说的:

“这样设计是更加昂贵且更费时间的。然而,它能产出更快的最高时钟频率,并且有时会有更高的芯片密度。”

他们还说:“事实上,除了英特尔的CPU,这是我们在近几年中看到的最先定制布局的数字内核之一。”

苹果对于他们的设计能力非常严肃,并且作了很多的投资,这一点无可置疑。所以,如果不考虑他们客制化设计的原因,下面这个假设就非常可靠:苹果当它在等待英特尔处理器的时候,它就不会生产芯片。

(电子工程专辑)

Chipworks在11月份第一次关于A6X处理器的讨论中,提供了一些A6和A6X的对比数据。A6X的芯片面积是124平方毫米,比A6的96.7平方毫米大了28%。

两款处理器的CPU都是占了15平方毫米,A6的三核GPU占了16平方毫米,而A6X处理器的四核CPU占了35平方毫米。

从上面的数字显示,很可能的是在这多出的19平方毫米中,这个A6X多出的GPU占了大给10平方毫米的面积。看上去好像没有这么多,但它实际的面积要比单个的GPU面积要大一些。

以这个额外面积来计算,我们愿意相信Chipworks所说的A6X将SDRAM的接口宽度加倍了,并且还加入了一些新的接口模块。他们还看到A6X中少数几个PLL占到了几个平方毫米。

此消就彼涨。问题是要看是否还有其它的不同。再看一看A系列家族处理器的演进吧。这张苹果芯片的家谱图应该能说明一些问题。

(电子工程专辑)

上面是一张A系列家族树图。从2010年的A4处理器开始,到之前几个月刚发布的A6X结束,总共合计有5款处理器。每个AP的基本信息,包括了它是在哪个产品中发布的,它的尺寸和面积。在过去的三年中,产品树上发生了两大演进。第一是原来的芯片家族被分支发展成两个不同的AP线。其次是工艺从原来的45纳米进化到目前的32纳米工艺。两点都会有更详细的考虑。

“X”命名在第5代处理器于2012年3月发布进开始采用。A5X相双A5,它的晶圆尺寸增长了35%。从实际数据来看,这些增加的尺寸中至少包括了CPU加倍在内。

图像处理能力对比上,从iPad 2到iPad 3,以像素处理数目对比,两者相差了4倍。

分支发展的更多的证据是A系列芯片中除CPU和GPU之外的数字模块的数量。在A5中有12个,在A5X中则有15个。

在第6代的A系列处理器中,分支发展又是什么呢?

正如前面所指出的是,A6X与A6不同是的是GPU的不同。我们还知道这两块芯片的布线、接口和PLL的不同之处。接下来看一看CPU与GPU之外的数字模块吧。

两款处理器中的数字模块中有很多是相同的。这里再次参考一下Chipworks的A6X的文章:“除CPU外,看上去所有其它的数字核都有新的布线”, 并且“很多模拟和接口核都从A6中复用到了A6X中,然后这里还是有很多新的接口模块。”

但在晶圆了除中数字模块就没有其它的吗?我们没有看到对此的评论。他们真的提到过A6X有相当多的新的设计,而不仅仅是一个调整。然而,很有试想一下会很有意思,是不是已经有证据显示,这里面有不同的数字模块的设计调整,而不仅是布线的变化?

关键字:苹果  A系列  处理器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1014/article_19977.html
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