蘋果A系列處理器的設(shè)計技術(shù)細節(jié)揭密

以這個額外面積來計算，我們愿意相信Chipworks所說的A6X將SDRAM的接口寬度加倍了，并且還加入了一些新的接口模塊。他們還看到A6X中少數(shù)幾個PLL占到了幾個平方毫米。

此消就彼漲。問題是要看是否還有其它的不同。再看一看A系列家族處理器的演進吧。這張蘋果芯片的家譜圖應(yīng)該能說明一些問題。

上面是一張A系列家族樹圖。從2010年的A4處理器開始，到之前幾個月剛發(fā)布的A6X結(jié)束，總共合計有5款處理器。每個AP的基本信息，包括了它是在哪個產(chǎn)品中發(fā)布的，它的尺寸和面積。在過去的三年中，產(chǎn)品樹上發(fā)生了兩大演進。第一是原來的芯片家族被分支發(fā)展成兩個不同的AP線。其次是工藝從原來的45納米進化到目前的32納米工藝。兩點都會有更詳細的考慮。

“X”命名在第5代處理器于2012年3月發(fā)布進開始采用。A5X相雙A5，它的晶圓尺寸增長了35%。從實際數(shù)據(jù)來看，這些增加的尺寸中至少包括了CPU加倍在內(nèi)。

圖像處理能力對比上，從iPad 2到iPad 3，以像素處理數(shù)目對比，兩者相差了4倍。

分支發(fā)展的更多的證據(jù)是A系列芯片中除CPU和GPU之外的數(shù)字模塊的數(shù)量。在A5中有12個，在A5X中則有15個。

在第6代的A系列處理器中，分支發(fā)展又是什么呢?

正如前面所指出的是，A6X與A6不同是的是GPU的不同。我們還知道這兩塊芯片的布線、接口和PLL的不同之處。接下來看一看CPU與GPU之外的數(shù)字模塊吧。

兩款處理器中的數(shù)字模塊中有很多是相同的。這里再次參考一下Chipworks的A6X的文章：“除CPU外，看上去所有其它的數(shù)字核都有新的布線”， 并且“很多模擬和接口核都從A6中復(fù)用到了A6X中，然后這里還是有很多新的接口模塊。”

但在晶圓了除中數(shù)字模塊就沒有其它的嗎?我們沒有看到對此的評論。他們真的提到過A6X有相當(dāng)多的新的設(shè)計，而不僅僅是一個調(diào)整。然而，很有試想一下會很有意思，是不是已經(jīng)有證據(jù)顯示，這里面有不同的數(shù)字模塊的設(shè)計調(diào)整，而不僅是布線的變化?

請看一下晶圓的照片，A6和A6X分別有17和16個除CPU和GPU之外的數(shù)字模塊。

可以肯定的是，兩塊芯片中都會有相同的模塊。首先要注意到的是，A6和A6X的模塊形狀就有很大的區(qū)別。很顯然的是，芯片的平面布局取決于幾個最大的模塊的數(shù)量和位置(在A6X中還有一個額外的GPU)，留給小模塊的就是要剩下的空間中找合適的位置。如果不打算考慮最小化重新定義芯片外觀去適應(yīng)主要的架構(gòu)上的變化的任務(wù)，只靠復(fù)制和粘貼也是不能實現(xiàn)平面布局的。

當(dāng)然還會有除了CPU和GPU之外的不同點。上面說過數(shù)字模塊的數(shù)量就不相同。

如果想做又有相關(guān)的預(yù)算，硬核的反向工程是可能的。除了反向工程，找不同的問題還可以采用兩個方法。例如，一是從質(zhì)量分析模塊中的緩存數(shù)量。采用這種方法，在A6的晶圓照片上這個被標(biāo)記為“B”的模塊就沒有出現(xiàn)在A6X中，即使考慮到了布線的不同。

你也可以從數(shù)量上分析，但不需要一個大的反向工程的項目。在下面A6和A6X中最容易辨識的五個數(shù)字模塊中，四個模塊的面積比A6中要么大或者小8至10個百分比。這個區(qū)別是在于測量誤差中的較大值(我們參考的CW出版的晶圓尺寸和在網(wǎng)站上發(fā)布的聯(lián)合圖片文件的精度)，因此相信這說明這些模塊中有一些較小的變化。第五個模塊看上去就差別非常大。A6X版的這個數(shù)字模塊是A6版的3倍。

暫時再回到一個處理器內(nèi)核，在A6X中有4個GPU內(nèi)核，A6中有3個(Chipworks聲稱)。每個內(nèi)核的設(shè)計也是大不相同。

A6的GPU的內(nèi)核比A6X要大58%。在GPU內(nèi)核中，會有一個專門的解碼器，或是處理一個GPU負(fù)載平衡的部分，A6X這一塊的晶圓面積就要大了近兩倍。

第二個主要的演變就是從45納米的工藝演進到32納米的工藝。A5是采用了兩種工藝，在2012年初或是11年末，A5采用了32納米。由于采用到更小的工藝，因此直接在幾何面積上的比較晶圓的裸片上的模塊大小，并不能算是很科學(xué)，所以我們都將晶圓和模塊對比換算成32納米的。結(jié)果如下面表格所示。