蘋(píng)果A系列處理器的設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)節(jié)揭密

以這個(gè)額外面積來(lái)計(jì)算，我們?cè)敢庀嘈臗hipworks所說(shuō)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(gè)PLL占到了幾個(gè)平方毫米。

此消就彼漲。問(wèn)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(jìn)吧。這張蘋(píng)果芯片的家譜圖應(yīng)該能說(shuō)明一些問(wèn)題。

上面是一張A系列家族樹(shù)圖。從2010年的A4處理器開(kāi)始，到之前幾個(gè)月剛發(fā)布的A6X結(jié)束，總共合計(jì)有5款處理器。每個(gè)AP的基本信息，包括了它是在哪個(gè)產(chǎn)品中發(fā)布的，它的尺寸和面積。在過(guò)去的三年中，產(chǎn)品樹(shù)上發(fā)生了兩大演進(jìn)。第一是原來(lái)的芯片家族被分支發(fā)展成兩個(gè)不同的AP線(xiàn)。其次是工藝從原來(lái)的45納米進(jìn)化到目前的32納米工藝。兩點(diǎn)都會(huì)有更詳細(xì)的考慮。

“X”命名在第5代處理器于2012年3月發(fā)布進(jìn)開(kāi)始采用。A5X相雙A5，它的晶圓尺寸增長(zhǎng)了35%。從實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)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(duì)比上，從iPad 2到iPad 3，以像素處理數(shù)目對(duì)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(gè)，在A5X中則有15個(gè)。

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(xiàn)、接口和PLL的不同之處。接下來(lái)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(xiàn)”， 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(méi)有其它的嗎?我們沒(méi)有看到對(duì)此的評(píng)論。他們真的提到過(guò)A6X有相當(dāng)多的新的設(shè)計(jì)，而不僅僅是一個(gè)調(diào)整。然而，很有試想一下會(huì)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(jì)調(diào)整，而不僅是布線(xiàn)的變化?

請(qǐng)看一下晶圓的照片，A6和A6X分別有17和16個(gè)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(huì)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(gè)最大的模塊的數(shù)量和位置(在A6X中還有一個(gè)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(guān)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(shí)現(xiàn)平面布局的。

當(dāng)然還會(huì)有除了CPU和GPU之外的不同點(diǎn)。上面說(shuō)過(guò)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(wèn)題還可以采用兩個(gè)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(gè)被標(biāo)記為“B”的模塊就沒(méi)有出現(xiàn)在A6X中，即使考慮到了布線(xiàn)的不同。

你也可以從數(shù)量上分析，但不需要一個(gè)大的反向工程的項(xiàng)目。在下面A6和A6X中最容易辨識(shí)的五個(gè)數(shù)字模塊中，四個(gè)模塊的面積比A6中要么大或者小8至10個(gè)百分比。這個(gè)區(qū)別是在于測(cè)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(shuō)明這些模塊中有一些較小的變化。第五個(gè)模塊看上去就差別非常大。A6X版的這個(gè)數(shù)字模塊是A6版的3倍。

暫時(shí)再回到一個(gè)處理器內(nèi)核，在A6X中有4個(gè)GPU內(nèi)核，A6中有3個(gè)(Chipworks聲稱(chēng))。每個(gè)內(nèi)核的設(shè)計(jì)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(huì)有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的解碼器，或是處理一個(gè)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(gè)主要的演變就是從45納米的工藝演進(jìn)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(duì)比換算成32納米的。結(jié)果如下面表格所示。