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这就是我们今天的目标:Apple A4处理器,目前已知的确认规格是ARM架构,1GHz主频。芯片表面有清晰的编号,不过苹果并不对外销售芯片,也不会公布这些数字字母所代表的意义。
下面首先来介绍一下如何“拆解”一颗处理器。(以下图片来自第一代iPhone处理器的拆解过程,实际上此次Apple A4处理器拆解所用的技术更加先进,但基本原理是一致的)
这就是我们所说的晶圆,其中的每一个方块就是一颗处理器核心(die)。Apple A4的die尺寸为7.3x7.3mm,面积53平方毫米。下面我们要说到,Apple A4实际上不只是一颗处理器,它采用了PoP(Package on Package)堆叠封装技术,内部包括处理器核心和内存等配件,这也是我们称之为SoC(System on Chip,片上系统)的原因。
先要将处理器从主板中取下。有两种方法完成这一工作:极限的外力或极限的热量。
接下来要将处理器切开拍摄截面照片,这里采用的并不是“野蛮”的电锯法,而是慢慢进行研磨。
要知道,处理器一般还是尺寸较大的芯片,如果是更小的芯片,此步骤的难度可想而知。
这就是iPhone处理器的截面照片。中央的矩形部分为处理器核心,上方两个则为集成RAM内存。
进行这项工作的主要设备:扫描电子显微镜、高分辨率X光机以及大型光学放大镜和显微镜等。
下面再来看看今天分析Apple A4处理器所用的设备,以及Chipworks公司的工作环境:
回到正事上来,这就是已经清理出来的Apple A4处理器
侧面的两张X光。可以看到芯片内清晰的分为3层,其中1层是处理器核心,两层为三星制造的RAM内存。中间的黑色圆球即为连接各层的焊球。这也就是所谓PoP堆叠封装。
采用这种堆叠封装的一大好处是,苹果随时可以更换嵌入式内存的供应商,并不局限于三星。
苹果在核心上的标注,之前iPhone处理器上的三星标注已经不复存在。
不过在内嵌的RAM层上仍然可以看到三星的标签。这两层芯片编号K4X1G323PE,每颗为1Gb DDR SDRAM,合计组成iPad的256MB内存。
从以上的分析最终得出的结论是:
- Apple A4处理器并没有太多革命性的创新,其结构和之前iPhone中使用的三星处理器非常类似。
- 从硬件的角度来看,可以确定Apple A4为单核心处理器,即ARM Cortex-A8微架构。
- 很难从芯片结构的角度观察出Apple A4内嵌的图形核心。根据之前的消息,iPad的“集成显卡”应当是和iPhone 3GS完全相同的PowerVR SGX 535。
- Apple A4内嵌256MB内存,和iPhone 3GS完全一致。
- 苹果对ARM处理器核心设计的主要着眼点在于优化功耗和成本。
- 虽然大家都认为Apple A4的主要设计者来自于苹果收购的PA Semi公司,不过在芯片内并没有看到其明显标识。
下面,让我们用显微镜来看看iPad中的其他芯片:
一体化无线网络芯片(802.11 a/b/g/n WiFi,蓝牙2.1+EDR,FM收音机)Broadcom BCM4329
DisplayPort和PCI-E多路复用/分离器(Mux/Demux)
加速度计(重力方向识别)意法半导体STM-LIS331DLH
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