世界因?yàn)橛辛薃pple新產(chǎn)品iPad而變得更迷人？EETimes的姐妹研究機(jī)構(gòu)UBM TechInsights除了拆解iPad，也針對其內(nèi)部由Apple自行開發(fā)的A4處理器進(jìn)行深入探究；以下分析師Young Choi將帶領(lǐng)讀者解剖A4奧秘。
在看A4之前，先回顧一下Apple的應(yīng)用處理器開發(fā)史：從2007年的第一代iPhone開始，Apple每年都推出兩款新的移動(dòng)產(chǎn)品，而且是iPhone與iPod Touch系列交替上市，依序是iPhone、第一代iPod Touch、iPhone 3G、第二代iPod Touch、iPhone 3GS、第三代iPod Touch，然后就是iPad。這些產(chǎn)品內(nèi)部的應(yīng)用處理器如下表：
根據(jù)UBM TechInsights針對這些應(yīng)用處理器所做的芯片分析，Apple會(huì)在iPhone系列之前先在iPod Touch系列產(chǎn)品(沒有蜂窩無線通信功能)采用新技術(shù)。iPhone與iPhone 3G的應(yīng)用處理器都是使用Samsung的90納米嵌入式DRAM工藝，而第二代iPod Touch的應(yīng)用處理器是首度采用65納米工藝，然后iPhone 3GS才使用相同的工藝技術(shù)；接下來第三代iPod Touch也是率先采用45納米應(yīng)用處理器，并不是iPad。
檢視Apple的每款行動(dòng)產(chǎn)品，可以很快發(fā)現(xiàn)A4處理器所采用的工藝節(jié)點(diǎn)與晶圓代工廠，都是前幾代應(yīng)用處理器的智能累積。雖然工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)分析并不難，但要確認(rèn)芯片的晶圓代工廠或是制造來源向來頗具挑戰(zhàn)性；持續(xù)關(guān)注各主要晶圓代工廠的工藝節(jié)點(diǎn)發(fā)展，會(huì)是這方面的一個(gè)成功關(guān)鍵。
UBM TechInsights所采用的方法是將A4的晶粒邊角封條(die edge seals)、保護(hù)層(passivation)與介電材料，與各制造商的已知識(shí)別記號(hào)相互比對，發(fā)現(xiàn)第三代iPod Touch與iPad的這款45納米處理器有許多一致之處，因此確信A4應(yīng)該也是由三星代工。而在確知晶圓代工廠以及節(jié)點(diǎn)技術(shù)后，接下來就可進(jìn)一步分析工藝特性(process characteristics)、組件庫(cell libraries)等，決定一顆處理器在設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性上對性能與功耗有所貢獻(xiàn)的關(guān)鍵。
iPad配備了一組25瓦特小時(shí)(Watt-hour)的電池，號(hào)稱續(xù)航力可超過10小時(shí)；這是一個(gè)在產(chǎn)品差異化方面很重要的條件，也值得著手進(jìn)一步調(diào)查，尤其是A4處理器的功耗值。Apple所收購的Intrinsity與PA Semi兩家IC設(shè)計(jì)公司，都具備改善處理器性能與功耗的潛力。
通過執(zhí)行功能測試以及功耗量測，UBM TechInsights獲得更多有關(guān)iPad功耗特性的信息(參考下表)；根據(jù)完整的產(chǎn)品拆解分析，單看面板的亮度設(shè)定，iPad的LCD模塊大約消耗1W~3.5W；在使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能(也是iPad的典型應(yīng)用之一)、并將屏幕亮度設(shè)定為中等時(shí)，耗電量稍稍超過2W。
綜合各項(xiàng)結(jié)果并交叉參考數(shù)字，估計(jì)iPad的主板耗電量約為1W，其中有50%~80%的耗電是來自A4處理器，因此推估在iPad透過Wi-Fi無線鏈接執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能時(shí)，該處理器的耗電量約在500mW~800mW之間。
至于執(zhí)行音樂或視訊播放功能時(shí)，iPad的耗電量約為1.5W~1.7W (此時(shí)LCD屏幕的亮度調(diào)為最低)；在將LCD的耗電排除之后，iPad主板功耗約為450mW~650mW，此時(shí)同樣估計(jì)處理器耗電量占據(jù)50%~80%比例，推估約為250mW~520mW。
由以上數(shù)據(jù)整體看來，A4是一款省電的處理器，與所發(fā)表的規(guī)格相當(dāng)；采用ARM核心、以先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)，并在特定關(guān)鍵路徑的優(yōu)化上加入一些創(chuàng)新，Apple可說是以這樣的組件推出量產(chǎn)設(shè)備的市場第一家廠商。
要確認(rèn)A4的特性是否與傳言中的創(chuàng)新手法一致，接下來UBM TechInsights所做的是進(jìn)行細(xì)芯片以及韌體的分析，來看看是否有任何專利技術(shù)進(jìn)展被放在芯片中。該機(jī)構(gòu)所使用的方法，包括深入到芯片基板層級的功能性布線分析(functional layout analysis)，也讓該處理器的各個(gè)功能區(qū)塊曝光；此外還執(zhí)行了一些特定的基準(zhǔn)檢驗(yàn)(benchmarking tests)。
在功能性布線分析方面，確認(rèn)了不同的內(nèi)存與邏輯功能區(qū)塊，也識(shí)別出內(nèi)存核心；透過不同的基準(zhǔn)檢驗(yàn)，UBM TechInsights得出了許多有關(guān)A4處理器的細(xì)節(jié)，如下表：
根據(jù)ARM所提供的信息，采用Cortex-A8核心、65納米工藝技術(shù)，可達(dá)到1GHz運(yùn)作的性能；A4是一款45納米節(jié)點(diǎn)組件，因此該處理器在性能與功耗之間顯然達(dá)到了優(yōu)化的平衡。另外也確認(rèn)A4處理器支持ARM的Neon多媒體指令集延伸。
到目前為止，UBM TechInsights確認(rèn)了透過先進(jìn)的核心技術(shù)、微縮的工藝節(jié)點(diǎn)，帶來可預(yù)見的處理性能提升，以及在速度與功耗之間取得謹(jǐn)慎的結(jié)構(gòu)性平衡；但也發(fā)現(xiàn)，CPU功耗的進(jìn)一步降低，所帶來的影響力其實(shí)稍嫌有限。因?yàn)榉治鲋赋觯琇CD背光仍是iPad耗電量最大的部份，因此唯有等到顯示器技術(shù)能在功耗上有大幅度的進(jìn)展，消費(fèi)者才能確實(shí)感受到電池續(xù)航力的顯著改善。 |
