苹果A系列处理器的设计技术细节揭密(二)

2013-10-14 19:13:00来源: 互联网
请看一下晶圆的照片,A6和A6X分别有17和16个除CPU和GPU之外的数字模块。

可以肯定的是,两块芯片中都会有相同的模块。首先要注意到的是,A6和A6X的模块形状就有很大的区别。很显然的是,芯片的平面布局取决于几个最大的模块的数量和位置(在A6X中还有一个额外的GPU),留给小模块的就是要剩下的空间中找合适的位置。如果不打算考虑最小化重新定义芯片外观去适应主要的架构上的变化的任务,只靠复制和粘贴也是不能实现平面布局的。

当然还会有除了CPU和GPU之外的不同点。上面说过数字模块的数量就不相同。

如果想做又有相关的预算,硬核的反向工程是可能的。除了反向工程,找不同的问题还可以采用两个方法。例如,一是从质量分析模块中的缓存数量。采用这种方法,在A6的晶圆照片上这个被标记为“B”的模块就没有出现在A6X中,即使考虑到了布线的不同。

你也可以从数量上分析,但不需要一个大的反向工程的项目。在下面A6和A6X中最容易辨识的五个数字模块中,四个模块的面积比A6中要么大或者小8至10个百分比。这个区别是在于测量误差中的较大值(我们参考的CW出版的晶圆尺寸和在网站上发布的联合图片文件的精度),因此相信这说明这些模块中有一些较小的变化。第五个模块看上去就差别非常大。A6X版的这个数字模块是A6版的3倍。

暂时再回到一个处理器内核,在A6X中有4个GPU内核,A6中有3个(Chipworks声称)。每个内核的设计也是大不相同。

A6的GPU的内核比A6X要大58%。在GPU内核中,会有一个专门的解码器,或是处理一个GPU负载平衡的部分,A6X这一块的晶圆面积就要大了近两倍。

(电子工程专辑)

第二个主要的演变就是从45纳米的工艺演进到32纳米的工艺。A5是采用了两种工艺,在2012年初或是11年末,A5采用了32纳米。由于采用到更小的工艺,因此直接在几何面积上的比较晶圆的裸片上的模块大小,并不能算是很科学,所以我们都将晶圆和模块对比换算成32纳米的。结果如下面表格所示。

(电子工程专辑)

从表格中看出几点。一是换算成32纳米的话,两个处理器的晶圆面积都在增长。

A6处理器在2012年9月发布,相比A5要小22%。以硅面积来算是正确的,但如果抛去工艺的缩小来看,事实上它还大了“36%”。同样,A6X比它的5系兄弟也大了29%。

晶体管的数量也多了不少。从晶圆裸片看,拥有定制化的内核的A6处理器的CPU大了50%。另一方面,GPU的面积也增加了。

由于iPad 4维持了与iPad 3一致的310万显示像素,因此在A6X中有提升图像处理能力的空间。因此,在A6X的GPU增加的39%的面积可以不用来处理更多的像素,而只需要提供更好的效果。

苹果的设计成就怎么样?

当我们第一次在2010年发表A4的文章时,我们发现它与三星的设计有很多共同之处。在A5于2011年末发布时,我们认为是有很大的进步,并且预计到苹果在掌握了IC设计和OS后,他们定制化的路会越走越宽。

关于A6/A6X最意外的是苹果采用了双核的ARM内核。其次恐怕是不断地在A系列芯片中增加“电路”。总结就是,苹果A系列的芯片已经成为比较像电路设计,并且会持续下去。没有其它了。

其它的想法

首先,很想知道芯片的晶圆尺寸会增加到哪里去。

随着过去两代10.1寸的iPad的像素都稳定下来,增加的芯片能力将会用来提升性能,而不是处理更多的像素。

其次,很想知道芯片中的模块会如何变化,收购的Anobit或是Authentec公司的IP很可能会出现在将来的设计中。

最后一点,也是一个很大的问题:苹果会不会自己设计GPU?很明了,GPU所占的硅片越来越多,无论是看整个的A系列还是在某个分支之内。基于他们在客制化CPU的设计动向,这一点很可能已经在考虑之中了。问题是能够有足够的工程设计资源或是图像处理的IP资源,当然这个问题最好是留到下次再说。

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_19978.html
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