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蘋果A4芯片浮出水面

在經(jīng)過了艱苦的研發(fā)之后，A4芯片在2010年1月27日隨著iPad被蘋果正式發(fā)布，并于2010年3月投產(chǎn)，此后，A4芯片又正式搭載在iPhone4中。
　　喬布斯在2010年年初iPad發(fā)布會(huì)上對(duì)此高度評(píng)價(jià)：“iPad是由我們自己設(shè)計(jì)的芯片驅(qū)動(dòng)的，我們蘋果公司有一個(gè)優(yōu)秀的芯片自主研發(fā)團(tuán)隊(duì)。iPad裝備了我們自主設(shè)計(jì)的A4芯片，這是至今為止我們所用的最高端的芯片產(chǎn)品，內(nèi)部集成了處理器核心、GPU核心、I O核心和內(nèi)存控制器，所有這些功能都被集成在一塊性能強(qiáng)勁的A4芯片中。”
　　蘋果宣稱A4芯片省電性能極佳，裝備了這款SCO芯片的iPad平板電腦電池續(xù)航時(shí)間可達(dá)10小時(shí)左右，待機(jī)時(shí)間則可長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多月之久。
　　此后發(fā)布的iPhone 4搭載了和iPad相同的Apple A4處理器。
　　A顯然代表“蘋果”的意思，A4和iPhone 3GS中所采用的三星ARM處理器的差異之處在于處理器的核心頻率及核心架構(gòu)。A4為ARM的Cortex-A9核心，運(yùn)行頻率為1GHz，而iPhone 3GS的ARM處理器則為Cortex-A8核心，頻率600MHz。
　　根據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》的推測(cè)，A4芯片的開發(fā)費(fèi)用高達(dá)10億美元——對(duì)于一家消費(fèi)電子廠商來說，這筆支出絕對(duì)驚人。在此之前，絕大多數(shù)的PC廠商和智能手機(jī)廠商都傾向于采購(gòu)其他公司開發(fā)的芯片。
　　不過，蘋果的確有理由為iPhone和iPad量身定做的芯片——蘋果需要是更低功耗，功能更強(qiáng)大的芯片，目前市面上沒有任何一款芯片能夠直接滿足蘋果的需求。
　　“蘋果是第一家敢于打破由英特爾和微軟壟斷的終端設(shè)備廠商。”美國(guó)芯片行業(yè)資深人士弗雷德?韋伯對(duì)此評(píng)價(jià)道。
　　ARM公司總裁都德?布朗事后對(duì)本書作者總結(jié)了蘋果自己研發(fā)芯片獲得成功的原因： “蘋果公司有著經(jīng)驗(yàn)十分豐富的工程師，所以他們?cè)贏RM基礎(chǔ)上自己設(shè)計(jì)的A4芯片獲得了成功，當(dāng)然，他們也不是完全從頭開始做的……”
　　事實(shí)上，此時(shí)ARM剛剛開發(fā)出了全新的Cortex-A9產(chǎn)品，這一產(chǎn)品的主頻達(dá)到了1GHz。ARM Cortex-A9架構(gòu)采用2 4核設(shè)計(jì)，是ARM繼Cortex-A8之后的下一代產(chǎn)品。
　　在iPad和iPhone4發(fā)布之后，一些專業(yè)的IT分析公司很快開始給出了蘋果A4芯片功耗的研究報(bào)告。
　　UBM TechInsights公司在對(duì)A4芯片進(jìn)行研究后評(píng)價(jià)道：“這款產(chǎn)品具有高效的CPU設(shè)計(jì)，這與那些采用先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)、在關(guān)鍵路徑優(yōu)化方面有所創(chuàng)新的基于ARM的類似設(shè)備所公開的指標(biāo)一致。不過，蘋果是首家向市場(chǎng)推出這種等級(jí)產(chǎn)品的公司。”
　　該公司對(duì)蘋果應(yīng)用處理器的硅片分析表明，蘋果公司先是在iPod Touch系列產(chǎn)品上應(yīng)用這種新技術(shù)，然后在iPhone系列產(chǎn)品上應(yīng)用相同的技術(shù)。
　　iPhone和iPhone 3G的應(yīng)用處理器都是使用三星公司的90nm 嵌入式DRAM工藝。
　　當(dāng)蘋果自己的應(yīng)用處理器切換到65nm工藝技術(shù)后，他們將同樣的技術(shù)應(yīng)用于iPod Touch第二代和iPhone 3GS產(chǎn)品。在iPod Touch第三代和iPad中可以看到相同的趨勢(shì)。在蘋果系統(tǒng)中，是iPod Touch第三代而不是iPad率先采用45nm應(yīng)用處理器。
　　iPad的電池使用壽命達(dá)到了10小時(shí)以上，而iPhone4的電池性能也比iPhone3GS有了大幅提升，這更加激發(fā)了業(yè)界對(duì)蘋果A4芯片的研究——因?yàn)樘幚砥鲗?duì)于電子產(chǎn)品的電池續(xù)航時(shí)間具有重要的決定意義。
　　業(yè)界普遍猜測(cè)，蘋果收購(gòu)Intrinsity和PA Semi公司后很可能就一直在致力于其產(chǎn)品CPU的性能及功耗的改善。
　　以下內(nèi)容摘自UBM TechInsights公司對(duì)iPad芯片的研究報(bào)告：
　　最令人感興趣的是A4處理器的功耗，因?yàn)橥ㄟ^執(zhí)行功能性測(cè)試和功耗測(cè)量，我們發(fā)現(xiàn)了iPad的更多功耗特性。LCD模塊功耗約在1W至35W之間，具體取決于液晶面板的亮度。網(wǎng)頁瀏覽器是iPad的典型應(yīng)用之一，當(dāng)運(yùn)行在中等屏幕亮度時(shí)，其功耗稍大于2W。
　　結(jié)合測(cè)量結(jié)果和交叉引用數(shù)字可以發(fā)現(xiàn)，iPad主板的功耗約1W。假設(shè)50%至80%的主板功耗是由A4處理器造成的，我們認(rèn)為在使用Wi-Fi連接進(jìn)行網(wǎng)頁瀏覽時(shí)，A4處理器的功耗在500mW至800mW之間。
　　在播放音樂或視頻等功能時(shí)，如果LCD屏幕設(shè)置在最小亮度，則iPad的功耗在15W至17W之間。在去掉LCD功耗的情況下，主板功耗在450mW至 650mW之間。再次假設(shè)CPU功耗占整體功耗的50%至80%，那么A4的功耗估計(jì)在250mW至520mW之間。
　　總之，上述數(shù)字反映了該產(chǎn)品高效的CPU設(shè)計(jì)，這與那些采用先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)、在關(guān)鍵路徑優(yōu)化方面有所創(chuàng)新的基于ARM的類似設(shè)備所公開的指標(biāo)一致。不過，蘋果是首家向市場(chǎng)推出這種等級(jí)產(chǎn)品的公司。
　　功耗測(cè)量結(jié)果還表明，LCD背光仍是iPad中較耗電的部分，至少對(duì)于光照瀏覽和媒體操作功能而言是這樣。
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　　到目前為止，我們的分析可以確認(rèn)，通過先進(jìn)的內(nèi)核技術(shù)、縮小的工藝尺寸以及速度與功耗之間仔細(xì)的架構(gòu)性平衡，這款處理器實(shí)現(xiàn)了可預(yù)測(cè)的處理功耗改進(jìn)。我們還發(fā)現(xiàn)了一些不太顯著的影響因素，這些因素可能會(huì)進(jìn)一步降低CPU功耗。

后續(xù)的拆機(jī)測(cè)試表明，蘋果A4芯片深受蘋果之前合作伙伴三星的影響，在電路設(shè)計(jì)方面是進(jìn)化而非革命。
　　一些研究機(jī)構(gòu)在分析了A4 密切相關(guān)的兩款處理器的硬件設(shè)計(jì)——三星 S5PC110 和 iPhone 3GS 的應(yīng)用處理器后得出了上述結(jié)論。
　　UBM TechInsights 發(fā)布的三星 S5PC110 和A4裸片逐一對(duì)比圖中， 二者的 CPU 內(nèi)核沒有明顯區(qū)別。TechInsights 隨后引用了三星的新聞稿，指出芯片用了 ARM Cortex-A8 CPU 內(nèi)核。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，可以說兩個(gè) SoC 采用的 CPU 內(nèi)核是一模一樣的。換句話說，兩款芯片所用的 Cortex-A8 CPU 的內(nèi)核電路尺寸和排布由同一班人馬所設(shè)計(jì)。
　　蘋果自行設(shè)計(jì)而非簡(jiǎn)單地采用標(biāo)準(zhǔn)芯片的最好理由是，它能借此舍去芯片廠商為滿足大量產(chǎn)品制造商不同需求的那部分電路。如果可以采用復(fù)雜度、尺寸和成本更低的定制芯片。
　　此外，這種自主研發(fā)的舉措使得蘋果有可能建造比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品速度更快、更為省電的產(chǎn)品，也有助于更好地為產(chǎn)品研發(fā)過程保密。
　　2011年年初，蘋果隨iPad2發(fā)布了即A4之后又一款自主研發(fā)的芯片——A5。
　　A5處理器和A4一樣，都是采用三星45nm制程工藝制作的，均采用9層銅互聯(lián)層+1多晶硅層的結(jié)構(gòu)，同時(shí)都采用了堆疊封裝技術(shù)。
　　喬布斯宣布，A5比A4的計(jì)算性能提升了2倍，圖形處理能力提升了9倍。A5由單核心ARM Cortex-A8變成了雙核心ARM Cortex-A9。除了CPU核心數(shù)量提升了兩倍以外，每個(gè)核心的容許量也兩倍以上的性能提升。
　　根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司iSuppli發(fā)布的拆機(jī)報(bào)告，蘋果A5芯片的成本相對(duì)于A4提升了約75%。一些業(yè)內(nèi)人士分析道，蘋果A4處理器的工作頻率固定在1GHz，而A5處理器則可以隨當(dāng)前運(yùn)行的應(yīng)用程序而改變運(yùn)行頻率，這顯示A5處理器采用了比A4更優(yōu)秀的電源管理電路設(shè)計(jì)，而這也是A5相對(duì)A4的重要區(qū)別之一。
　　A5芯片的推出顯示出蘋果將繼續(xù)在自主開發(fā)芯片的道路上前進(jìn)，并圍繞自己的產(chǎn)品自己開發(fā)芯片。

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