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三星电路苹果公司“iPad 2”的SoC:A5芯片面积增至2.3倍

美国苹果公司为2011年3月在美国等地上市的平板终端“iPad2”配备了名为“A5”的SoC(系统芯片,systemonachip)。《日经电子》由在外部技术人员协助下对A5的拆解,得知了其裸片面积扩大至上代“A4”的约2.3倍,而且CPU部分的设计也有所改变。

拆除A5的封装后,尺寸12.1mm×10.1mm(实测值。以下同)的裸片呈现在眼前。面积约为122.2mm2,“作为移动设备用SoC,尺寸属相当大的类别”(某半导体技术人员)。第一代“iPad”配备的A4的面积约为53.2mm2,A5增至其2.3倍左右(图1)。在裸片四角形成的用来识别制造厂商和制造工艺技术的图案形状与A4相同。也就是说,A4与A5均是采用韩国三星电子的45nm工艺技术制造的。iPad2上市前虽曾有部分报道称,“苹果公司已将A5的生产委托给台湾台积电(TSMC)”,但至少《日经电子》拆解的A5不是台积电生产的。

CPU与GPU均为双核

因A5与A4的制造工艺为同一代,所以A5的电路规模是A4的2倍以上。其理由之一是,CPU与GPU均为“双核”。“从CPU及GPU电路所占的面积等来看,估计CPU为英国ARM公司的双核版‘Cortex-A9’,GPU为英国ImaginationTechnologies的双核版‘POWERVRSGX543’(MP2)”(前述技术人员)。并且CPU及GPU的电路部分呈左右对称形状,也支持了其为双核构造的推测。

iPad2配备的A5裸片与iPad的A4裸片的比较。A5裸片面积增大至约2.3倍。A5的CPU与GPU均改成了双核构造。图中的尺寸为实测值,电路块的用途系《日经电子》推测。

存储器接口电路的面积也稍有增大。或许是支持了LPDDR2接口的缘故。A5的封装形式与A4相同。具体为采用了DRAM封装与A5封装相重叠的所谓PoP(packageonpackage)构造。此次拆解的A5用DRAM封装中,层叠了2枚估计是三星生产的支持LPDDR2的2Gbit裸片。推算iPad2的DRAM容量为512MB。

去掉了特殊电路的CPU

仔细比较A5与A4裸片,就会发现CPU部分设计方法的变化。“A4的CPU逻辑电路部分有多块,而A5的CPU却未见。A5的CPU似都是由标准单元构成的”(上述技术人员)。

这或许意味着苹果公司对三星的依赖因素减少了一个。一般认为,三星通过在Cortex-A8内核中采用美国Intrinsity公司(后来被苹果收购)的动态电路技术,在A4上实现了1GHz的运行频率。而A5没有这种痕迹,可认为CPU的逻辑电路部分全部改成了以工具的逻辑合成为前提的设计。“特殊电路大多与制造技术密切相关。以使用工具的逻辑合成为前提的设计,只用标准单元即可构成逻辑电路,因此可轻松更换制造工艺技术或制造商”(前述技术人员)。

A5与A4的CPU部分比较。A4的CPU中含有认为是采用了原Intrinsity的动态电路技术的特殊电路,而A5的CPU则由标准单元构成。

目前还不清楚A5是否会直接采用于新一代“iPhone”。“智能手机的应用处理器几乎没有采用100mm2以上裸片的先例。如果苹果公司打算将A5配备于iPhone的话,为了降低成本和功耗,应该会改成更小的裸片”(上述技术人员)。目前,三星尚未宣布供货采用32nm及28nm工艺的逻辑LSI量产品。估计可能会另外开发电路规模比A5小的SoC,或者采取其他方法推进A5的微细化。

苹果公司2011年4月15日以三星的智能手机及平板终端侵害其专利权为由,向美国加利福尼亚州北部地区联邦地方法院提起了诉讼。苹果已委托台积电制造A5的消息在业界内传得像真的一样,再加上A5裸片的大面积、A5的CPU设计方法的变化以及苹果与三星的专利纠纷等等。这一系列事件的同时发生意味着什么呢?估计此前苹果与三星的关系一定是发生了社么变化。

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