深度拆解分析苹果iPad A4处理器

     世界因为有了Apple新产品iPad而变得更迷人？EETimes的姐妹研究机构UBM TechInsights除了拆解iPad，也针对其内部由Apple自行开发的A4处理器进行深入探究；以下分析师Young Choi将带领读者解剖A4奇异。

　　在看A4之前，先回忆一下Apple的应用处理器开发史：从2007年的第一代iPhone开 始，Apple每年都推出两款新的移动产品，而且是iPhone与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。这些产品内部的应用处理器如下表：

　　根据UBM TechInsights针对这些应用处理器所做的芯片分析，Apple会在iPhone系列之前先在iPod Touch系列产品（没有蜂窝无线通信功能）采纳新技术。iPhone与iPhone 3G的应用处理器都是使用Samsung的90纳米嵌入式DRAM工艺，而第二代iPod Touch的应用处理器是首度采纳65纳米工艺，然后iPhone 3GS才使用相同的工艺技术；接下来第三代iPod Touch也是领先采纳45纳米应用处理器，并不是iPad。

　　检 视Apple的每款行动产品，可以很快发现A4处理器所采纳的工艺节点与晶圆代工厂，都是前几代应用处理器的智能累积。虽然工艺节点技术分析并不难，但要 确认芯片的晶圆代工厂或是制造来源一直颇具挑战性；持续关注各主要晶圆代工厂的工艺节点进展，会是这方面的一个成功要害。

　　UBM TechInsights所采纳的方法是将A4的晶粒晶粒

　　晶体在生长过程中，由于受到外界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体，而只是结晶成颗粒状即称为晶粒。 [全文]

边角封条（die edge seals）、守护层（passivation）与介电材料，与各制造商的已知识别记号相互比对，发现第三代iPod Touch与iPad的这款45纳米处理器有许多一致之处，因此确信A4应该也是由三星代工。而在确知晶圆代工厂以及节点技术后，接下来就可进一步分析工 艺特性（process characteristics）、组件库（cell libraries）等，决定一颗处理器在设计的创新性上对性能与功耗有所贡献的要害。

　　iPad配备了一组25瓦特小时 （Watt-hour）的电池电池

　　电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反映将化学能或者物理能转化为电能。电池即一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负两极浸泡再能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供电能。 [全文]

，号称续航力可超过10小时；这是一个在产品差异化方面很重要的条件，也值得着手进一步调查，尤其是A4处理器的功耗值。 Apple所收购的Intrinsity与PA Semi两家IC设计公司，都具备改善处理器性能与功耗的潜力。

　　通过执行功能测试以及功耗量测，UBM TechInsights获得更多有关iPad功耗特性的信息（参考下表）；根据完整的产品拆解分析，单看面板的亮度设定，iPad的LCDLCD

　　LCD（Liquid Crystal Display），即液晶显示屏。LCD是平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。单色的LCD已经基本退出市场，彩色LCD主要又分为 STN 和 TFT 两种，其中TFT（Thin Film Transistor）LCD，又称为主动式电晶薄膜晶体管液晶显示屏，也就是被很多人俗称的真彩液晶显示屏；DSTN(Dual-ScnTwistedNematic)LCD，即双扫瞄液晶显示屏。 [全文]

模块大约消耗 1W~3.5W；在使用网络扫瞄功能（也是iPad的典型应用之一）、并将屏幕亮度设定为中等时，耗电量稍稍超过2W。

　　综合各项结果并交叉参考数字，估量iPad的主板耗电量约为1W，其中有50%~80%的耗电是来自A4处理器，因此推估在iPad透过Wi-Fi无线链接执行网络扫瞄功能时，该处理器的耗电量约在500mW~800mW之间。

　　至于执行音乐或视讯播放功能时，iPad的耗电量约为1.5W~1.7W （此时LCD屏幕的亮度调为最低）；在将LCD的耗电排除之后，iPad主板功耗约为450mW~650mW，此时同样估量处理器耗电量占据50%~80%比例，推估约为250mW~520mW。

　　由以上数据整体看来，A4是一款省电的处理器，与所发表的规格相当；采纳ARM核心、以先进工艺节点生产，并在特定要害路径的优化上加入一些创新，Apple可说是以这样的组件推出量产设备的市场第一家厂商。

　　要确认A4的特性是否与传言中的创新手法一致，接下来UBM TechInsights所做的是进行细芯片以及韧体的分析，来看看是否有任何专利技术进展被放在芯片中。该机构所使用的方法，包括深入到芯片基板层级的功能性布线分析（functional layout analysis），也让该处理器的各个功能区块曝光；此外还执行了一些特定的基准检验（benchmarking tests）。

　　在功能性布线分析方面，确认了不同的内存内存

　　内存的正式叫法是内存储器，以此来与外存储器区分开。物理上它安装在计算机内部，通常安装在主板上，所以称为内存。它的作用是供临时存储处理器需要处理的数据或处理后的结果，可见内存是计算机处理器的工作空间。它是处理器运行的程序和数据必须驻留于其中的一个临时存储区域，是计算机十分重要的部件。 [全文]

与逻辑功能区块，也识别出内存核心；透过不同的基准检验，UBM TechInsights得出了许多有关A4处理器的细节，如下表：

　　根据ARM所提供的信息，采纳Cortex-A8核心、65纳米工艺技术，可达到1GHz运作的性能；A4是一款45纳米节点组件，因此该处理器在性能与功耗之间显然达到了优化的平衡。另外也确认A4处理器支持ARM的Neon多媒体指令集延伸。

　　到 目前为止，UBM TechInsights确认了透过先进的核心技术、微缩的工艺节点，带来可预见的处理性能提升，以及在速度与功耗之间取得慎重的结构性平衡；但也发 现，微处理器微处理器

　　微处理器也称为中心处理器，是电子计算机的主要设备之一。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。所谓的计算机的可编程性主要是指对微处理器的编程。微处理器是计算机中的核心配件，只有火柴盒那么大，几十张纸那么厚，但它却是一台计算机的运算核心和操纵核心。计算机中所有操作都由微处理器负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。微处理器、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机的三大核心部件。 [全文]

功耗的进一步降低，所带来的影响力其实稍嫌有限。因为分析指出，LCD背光背光

　　屏幕的背景光。常被用于LCD显示上，其光源可能是白炽灯泡、电光面板(ELP)、发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。电光面板提供整个表面均匀的光，而其他的背光模组则使用散光器从不均匀的光源中来提供均匀的光线。 　　背光可以是任何一种颜色，单色液晶通常有黄、绿、蓝、白等背光。而彩色显示采纳白色白光，因其涵盖最多色光。 [全文]

仍是iPad耗电量最大的部份，因此唯有等到显示器显示器

　　显示器是人电脑的主要输出设备，人际交流的重要桥梁。显示器主要分为CRT、LCD两大类。基本功能是将主机的电子文件通过一定的传输方式显示到屏幕上为人们所看见，在人们的生产生活中有着极为广泛的应用。 [全文]

技术能在功耗上有 大幅度的进展，消费者才能确实感受到电池续航力的显着改善。

  来源:乐开怀

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