苹果A系列处理器的设计技术细节揭密

以这个额外面积来计算，我们愿意相信Chipworks所说的A6X将SDRAM的接口宽度加倍了，并且还加入了一些新的接口模块。他们还看到A6X中少数几个PLL占到了几个平方毫米。

此消就彼涨。问题是要看是否还有其它的不同。再看一看A系列家族处理器的演进吧。这张苹果芯片的家谱图应该能说明一些问题。

上面是一张A系列家族树图。从2010年的A4处理器开始，到之前几个月刚发布的A6X结束，总共合计有5款处理器。每个AP的基本信息，包括了它是在哪个产品中发布的，它的尺寸和面积。在过去的三年中，产品树上发生了两大演进。第一是原来的芯片家族被分支发展成两个不同的AP线。其次是工艺从原来的45纳米进化到目前的32纳米工艺。两点都会有更详细的考虑。

“X”命名在第5代处理器于2012年3月发布进开始采用。A5X相双A5，它的晶圆尺寸增长了35%。从实际数据来看，这些增加的尺寸中至少包括了CPU加倍在内。

图像处理能力对比上，从iPad 2到iPad 3，以像素处理数目对比，两者相差了4倍。

分支发展的更多的证据是A系列芯片中除CPU和GPU之外的数字模块的数量。在A5中有12个，在A5X中则有15个。

在第6代的A系列处理器中，分支发展又是什么呢?

正如前面所指出的是，A6X与A6不同是的是GPU的不同。我们还知道这两块芯片的布线、接口和PLL的不同之处。接下来看一看CPU与GPU之外的数字模块吧。

两款处理器中的数字模块中有很多是相同的。这里再次参考一下Chipworks的A6X的文章：“除CPU外，看上去所有其它的数字核都有新的布线”， 并且“很多模拟和接口核都从A6中复用到了A6X中，然后这里还是有很多新的接口模块。”

但在晶圆了除中数字模块就没有其它的吗?我们没有看到对此的评论。他们真的提到过A6X有相当多的新的设计，而不仅仅是一个调整。然而，很有试想一下会很有意思，是不是已经有证据显示，这里面有不同的数字模块的设计调整，而不仅是布线的变化?

请看一下晶圆的照片，A6和A6X分别有17和16个除CPU和GPU之外的数字模块。

可以肯定的是，两块芯片中都会有相同的模块。首先要注意到的是，A6和A6X的模块形状就有很大的区别。很显然的是，芯片的平面布局取决于几个最大的模块的数量和位置(在A6X中还有一个额外的GPU)，留给小模块的就是要剩下的空间中找合适的位置。如果不打算考虑最小化重新定义芯片外观去适应主要的架构上的变化的任务，只靠复制和粘贴也是不能实现平面布局的。

当然还会有除了CPU和GPU之外的不同点。上面说过数字模块的数量就不相同。

如果想做又有相关的预算，硬核的反向工程是可能的。除了反向工程，找不同的问题还可以采用两个方法。例如，一是从质量分析模块中的缓存数量。采用这种方法，在A6的晶圆照片上这个被标记为“B”的模块就没有出现在A6X中，即使考虑到了布线的不同。

你也可以从数量上分析，但不需要一个大的反向工程的项目。在下面A6和A6X中最容易辨识的五个数字模块中，四个模块的面积比A6中要么大或者小8至10个百分比。这个区别是在于测量误差中的较大值(我们参考的CW出版的晶圆尺寸和在网站上发布的联合图片文件的精度)，因此相信这说明这些模块中有一些较小的变化。第五个模块看上去就差别非常大。A6X版的这个数字模块是A6版的3倍。

暂时再回到一个处理器内核，在A6X中有4个GPU内核，A6中有3个(Chipworks声称)。每个内核的设计也是大不相同。

A6的GPU的内核比A6X要大58%。在GPU内核中，会有一个专门的解码器，或是处理一个GPU负载平衡的部分，A6X这一块的晶圆面积就要大了近两倍。

第二个主要的演变就是从45纳米的工艺演进到32纳米的工艺。A5是采用了两种工艺，在2012年初或是11年末，A5采用了32纳米。由于采用到更小的工艺，因此直接在几何面积上的比较晶圆的裸片上的模块大小，并不能算是很科学，所以我们都将晶圆和模块对比换算成32纳米的。结果如下面表格所示。