Разборка Apple A7

Введение

Нам было очень весело разбирать iPhone 5s и 5cчто мы просто не могли остановиться. Мы подготовили рельсы для разбора нового процессора Apple A7. Отправляйтесь на станцию, потому что поезд с разбором уже движется. Следующая остановка: наука.

К счастью для нас, у нас есть Chipworks в качестве наших надежных инженеров в этом путешествии. Мы насыпаем угля, чтобы совершить одну дикую поездку по внутренностям этого молниеносного чипа.

Все на борт!

Едете ли вы по рельсам, тянете за собой буксир или привязаны к рельсам, прицепите свой вагон к Делаете.ру в Instagram, Twitter и Facebook, и вы всегда будете в курсе событий.

Шаг 1 Наука с Делаете.ру

• Снова наступило это время года. Воздух хрустит, листья кружатся, яблоки поспевают. Если вы спросите нас, то самое лучшее в осени - это сорвать яблоко или два. В духе сезона мы решили разобраться с процессором A7 от Apple.

• Сезон Apple был бы не таким, если бы не наши друзья из Chipworks. Благодаря им у нас есть информация о новом процессоре Apple.

Шаг 2

• Что, вы хотели увидеть внутренности?

• Не волнуйтесь, мы до них доберемся. Но сначала о науке, стоящей за магией.

• Наука не может быть без лаборатории. И у Chipworks она есть.

• Мы завидуем ионному бластеру Chipwork Ion Beam Etcher, или IBE.

• Наш друг IBE снимает слои с полупроводника, обстреливая его атомами в ионном пучке. Мощность. Точность. Потрясающе.

Шаг 3

• После предварительной обработки микросхемы подвергаются осмотру. Лучше всего убедиться, что ваш образец готов...

• ...готов к работе с просвечивающим электронным микроскопом (ПЭМ).

• Этот прибор пригодится, когда нужно узнать деформацию транзистора, толщину оксида затвора или ориентацию кристаллической решетки.

• Как и ионный бластер, ТЭМ использует принцип стреляй первым - задавай вопросы - потом и взорвать электронами свою жертву, чтобы узнать, из чего она состоит.

• Мы с удовольствием заглянули на игровую площадку Chipworks, но пора двигаться дальше, пока предвкушаемые слюни не привели к замене клавиатуры.

Шаг 4 Процессор A7

• Как и было обещано Apple, и совсем недавно подтверждено Gizmodo с помощью магия бенчмарк-тестовA7 обеспечивает вдвое большую производительность, чем процессор A6.

• A7 - это первое использование 64-битного процессора в смартфоне. Основываясь на обзор AnandTechпохоже, что основной прирост производительности A7 обусловлен не преимуществами 64-битной архитектуры, а переходом с устаревшего набора инструкций ARMv7 на новый разработанный ARMv8.

• Современный набор инструкций ARMv8 был разработан для 64-битной архитектуры. Он позволяет отказаться от устаревшей поддержки последних 20 лет, что повышает эффективность, улучшая производительность без ущерба для времени автономной работы.

Шаг 5

• С помощью дорогостоящего оборудования компания Chipworks сделала фотографию матрицы A7. Он очень похож на своего предшественника, модель A6.

• В самом начале наши добрые друзья из Chipworks сказали об A7 следующее:

• 'Мы подтвердили с помощью раннего анализа, что устройство производится на заводе Samsung Foundry. Мы подозреваем, что увидим 28 нм металлические затворы Samsung Hi K (HKMG)'.

• Думаете, они просто остановятся на матрице и назовут ее хорошей, не так ли?

• Неправильно.

Шаг 6

• Посмотрите на поперечное сечение процессора A7. Каждый маленький бугорок (через который вы видите желтую линию) - это транзистор. Измерив общее расстояние между десятью такими транзисторами, мы можем оценить процесс производства чипа - по сути, насколько плотно производитель может упаковать всю эту вычислительную мощность.

• Техники из Chipworks достали свою [нано-]метровую палочку и измерили расстояние между этими транзисторами, которые поначалу показались очень похожими на A6.

• Но подождите! Оказывается, 'шаг затвора' A7 - расстояние между каждым транзистором - составляет 114 нм по сравнению с 123 нм у A6.

• Эти 9 нм - большое дело. Стремясь улучшить текущий 32 нм техпроцесс, Apple решила сделать A7 по тому же 28 нм техпроцессу, что и восьмиядерный процессор Samsung Exynos 5410текущий флагманский процессор для линейки Galaxy от Samsung.

• Что же это означает? Применив немного математики (28^2 разделить на 32^2 = 784/1024), это, казалось бы, небольшое изменение означает ту же вычислительную мощность, но на 77% меньшей площади. А учитывая, что площадь процессора A7 больше, чем у A6, это означает еще больше вычислительной мощности для здорового образа жизни со смартфоном.

Шаг 7

• Фотография матрицы A7 на уровне транзисторов раскрывает все миллиард транзисторов на поле размером 102 мм.² поле.

• Нет, не стоит доставать увеличительное стекло, мы немного увеличим масштаб для вас.

• На мероприятии Apple 10 сентября впервые было названо официальное количество транзисторов. Увидим ли мы более прозрачную Apple в будущем? Только время (или модификация задней панели) покажет.

• Обновление: Наши друзья-чиповоды предоставили нам 'поэтажный план' A7!

Шаг 8 Сопроцессор M7

• Компания Chipworks провела небольшое расследование и выяснила, что M7 - это NXP LPC18A1, входящий в серию LPC1800 высокопроизводительных микроконтроллеров на базе ARM Cortex-M3.

• Не верите? Посмотрите на надпись NXP в правом верхнем углу фотография корпуса.

• Это не первый случай использования Cortex-M3 для отслеживания движения. Люди, создавшие Oculus Rift использовали его для той же цели.

• От Chipworks: 'M7 - это новое направление для Apple: в попытке снизить энергопотребление чип M7 предназначен для сбора и обработки данных акселерометра, гироскопа и компаса'.

Шаг 9

• Итак, задача M7 - получать информацию с трёх датчиков, и с помощью Chipworks мы нашли и их:

• 3-осевой акселерометр Bosch Sensortech BMA220

• 3-осевой гироскоп STMicroelectronics

• 3-осевой магнитометр AKM AK8963

• После сбора информации с акселерометра, гироскопа и магнитометра M7 выполняет некоторые математические операции, чтобы получить абсолютную ориентацию телефона относительно мира. Затем эти данные передаются в A7 в виде аккуратного пакета, вероятно, в виде трех заголовков (крен, тангаж и рысканье).

• Использование A7 для отслеживания такого рода данных было бы мега-избыточным, поэтому M7 был внедрен для постоянного наблюдения за этими датчиками с низким энергопотреблением.

Шаг 10 Камера iSight

• В этот раз Apple решила оставить для камеры iSight разрешение 8 МП, но увеличила площадь активной матрицы пикселей на 15 %. Большие пиксели и более широкая диафрагма f/2.2 означают, что светочувствительность системы увеличилась на 33 %.

• Это, конечно, хорошо, но вы когда-нибудь задумывались, как на самом деле выглядит шаг пикселя 1,5 мкм? Больше не удивляйтесь! Первое изображение в этом шаге показывает, как камера видит вас, когда вы делаете селфи с утиным лицом.

• Конечным результатом этих настроек должно стать улучшение качества съемки при слабом освещении, а в сочетании с двухцветной светодиодной вспышкой - сохранение естественных цветов. Больше никаких фотографий с вечеринки с видом хищника. Ну... если только вы не Хищник.

Шаг 11 Модуль Wi-Fi

• Внутри этого модуля находится BCM4334, как мы видели в прошлом году в iPhone 5. Он включает в себя IEEE 802.11 a/b/g/n однопоточный MAC/baseband/radio, Bluetooth 4.0 + HS и встроенный FM-радиоприемник.

• Он предназначен для использования с внешними фронтальными модулями 2,4 ГГц и 5 ГГц, которые включают в себя усилители мощности, переключатели T/R и дополнительные малошумящие усилители.

• Apple решила не обновлять iPhone до новейшего чипсета Broadcom, чтобы воспользоваться преимуществами новых базовых станций 802.11ac.

Шаг 12 Модем LTE

• Qualcomm MDM9615M 4G LTE-модем использует двухчиповую систему: базовый LTE-процессор производства Samsung в паре с модулем DRAM Samsung для хранения информации о конкретном операторе.

• Это довольно популярный вариант в последнее время, поскольку только в этом году мы видели эту микросхему в более чем дюжине смартфонов.

Шаг 13 Компоненты радиочастотного и звукового диапазонов

• Учитывая всю мощь нового A7, интересные функции камеры и сопроцессор M7, легко забыть, что смартфоны - это все еще телефоны, и совершение и прием звонков должны быть довольно приоритетными. За эту функциональность отвечает впечатляющий набор радиочастотных компонентов, работающих вместе:

• Усилитель мощности Skyworks SKY77810 2G/EDGE

• Усилитель мощности Avago A792503 Band 25/3

• Двойной усилитель мощности RF Micro RF3763 Band 5/8

• Усилитель мощности Skyworks SKY77572 Band 18/19/20

• Усилитель мощности Skyworks SKY77496 Band 13/17

• Усилитель мощности TriQuint TQF6414 Band 1/4 Dual Power Amplifier

Шаг 14

• Спасибо, что присоединились к нам в этом путешествии по электронным открытиям, и еще раз большое спасибо нашим друзьям из Chipworks!

• Для получения подробной информации обязательно ознакомьтесь со статьей Chipworks, Внутри iPhone 5s.

• И если вы пропустили их на прошлой неделе, не забудьте ознакомиться с нашими разборами iPhone 5s и iPhone 5cкоторые все еще горячие и свежие, как из-под земли.

Комментарии к статье

Над блоками GPU, как мне кажется, находится блок sRAM. Это интересно, поскольку в графическом процессоре Wii U он тоже есть, помимо более медленной eDRAM. Интересно, как это скажется на производительности и насколько он велик. Интересно, можно ли использовать ее для фреймбуфера GPU или она выполняет другую функцию? Она слишком далеко от процессора, чтобы быть связанной с ним. Слишком много задержек без причины.

Возможно, это сделано для безопасности. В процессоре XBOX 360 есть блок sRAM для хранения гипервизора, ключей шифрования памяти и других элементов безопасности, так что самые важные процессы безопасности никогда не покидают чип. Возможно, это имеет отношение к 'безопасному анклаву', о котором говорит Apple.

Вы хотите сказать, что в iPhone 5S есть FM-радио?

На самом деле нет. Чип FM-радио поставляется вместе с чипом wifi/bt, они продаются как один пакет, по крайней мере, начиная с iphone 4s. Но Apple не планирует его использовать. Поэтому контакты для FM-радио просто не подключены. У меня есть схема цепи. твердое доказательство