摘要: A9基本上是一个以FinFET工艺打造之苹果(Apple)第六代A系列应用处理器的故事,但它更进一步透露的是苹果在半导体设计上的雄心壮志苹果第一代的A4处理器是在2010年问世,当时被认为与一款三星(Samsung)处理器有很多共同点;接下来的A6则让我们看到客制化的苹果自家设计的CPU,直到现在仍被认为是一项丰功伟绩。 随后,A6的下一代A7迈向64位运算。A7出现过一些有趣的设计决策
A9基本上是一个以FinFET工艺打造之苹果(Apple)第六代A系列应用处理器的故事,但它更进一步透露的是苹果在半导体设计上的雄心壮志苹果第一代的A4处理器是在2010年问世,当时被认为与一款三星(Samsung)处理器有很多共同点;接下来的A6则让我们看到客制化的苹果自家设计的CPU,直到现在仍被认为是一项丰功伟绩。
随后,A6的下一代A7迈向64位运算。A7出现过一些有趣的设计决策,因为没有同一系列的A7X产品。由于苹果A7为iPad Air与iPhone 5s设计了单处理器,虽然两款硬件设备所支持的像素有四倍的差距;此外iPhone 5s配备TouchID功能,iPad Air则没有。
以工艺的角度来看,我们已经从最开始采用45纳米的A4,前进到了采用三星14纳米与台积电16纳米FinFET工艺双供应来源的A9处理器。
Apple的A4处理器(左)以及A9处理器的芯片特写(来源:MuAnalysis与Chipworks)
苹果的管理层似乎对于A9的诞生特别兴奋,在今年9月9日的发布会上对技术细节有不少着墨,包括提到7000系列的铝合金,以及应用于让显示器玻璃与摄影机影像传感器内像素之间深度沟槽隔离的离子交换工艺。而且比起前几代处理器,笔者觉得苹果把更多注意力被放在A9上,并非强调多少GHz与核心数,而是性能与整合度的完美配置。
在该场产品发布会上,苹果资深营销副总裁Phil Schiller比较了A9X与A8和其他A系列处理器的性能,而且首度提到了“桌面电脑的等级”,以及“游戏机的等级”等关键词来形容。接着介绍了A9的更多细节,包括它是64位CPU,拥有全新的晶体管架构,而且是“针对现实世界的应用优化”。有媒体评测表示,A9媲美英特尔第六代i7酷睿处理器。
Apple的A9处理器是64位(来源:Apple)
64位并不令人惊讶,而它的“全新晶体管架构”应该是指FinFET,而且经证实是同时采用了台积电(TSMC)与三星的工艺;以下是台积电生产之A9的FinFET横切面。
台积电生产之A9的FinFET横切面(来源:Techinsights)
A9芯片影像:定制化6核GPU和M9耐人寻味
在该场9月9日举行的发表会上,我们也从简报中看到了A9的芯片影像(如下图);其中部分主要功能区块有被标示出来,虽然电路是模糊的、而且芯片的边缘也看不出来,却是笔者印象中苹果首次展示A9芯片内部结构。
Apple在简报中展示了A9的芯片影像(来源:Techinsights)
有趣的是,以上的影像不只是有金属导线的芯片成品影像,而是深入至晶体管或基板等级的裸晶影像;这显示他们要展现A9的基础架构,可从中看到内含双核心CPU,6核心GPU,两个大面积的内存区块,以及M9运动协同处理器(MCP),其中MCP的强大功能被特别强调。
从苹果的介绍能看到很多有关A9的有趣特性,首先它维持了双核心CPU的型态这已经是连续四代Apple处理器的架构;它可能也支持使用针对特殊任务或程序之电路的假设,这种特定的硬件线路或“功能区块”,可减轻CPU的负担。
此外也可看出A9的GPU似乎占据较大的芯片面积;现在看来在发表会上亮相的模糊画面芯片,是三星制造的A9。下面可以看到三星产A9的清晰影像,该芯片面积为8.7mm x 10.7 mm,也就是94 mm2,其CPU、GPU、SRAM与M9等部分已经标示出来。
A9处理器显微影像(来源:Chipworks)