世界因為有了Apple新產(chǎn)品iPad而變得更迷人？EETimes的姐妹研究機構UBM TechInsights除了拆解iPad，也針對其內部由Apple自行開(kāi)發(fā)的A4處理器進(jìn)行深入探究；以下分析師Young Choi將帶領(lǐng)讀者解剖A4奧秘。

在看A4之前，先回顧一下Apple的應用處理器開(kāi)發(fā)史：從2007年的第一代iPhone開(kāi)始，Apple每年都推出兩款新的移動(dòng)產(chǎn)品，而且是iPhone與iPod Touch系列交替上市，依序是iPhone、第一代iPod Touch、iPhone 3G、第二代iPod Touch、iPhone 3GS、第三代iPod Touch，然后就是iPad。這些產(chǎn)品內部的應用處理器如下表：

根據UBM TechInsights針對這些應用處理器所做的芯片分析，Apple會(huì )在iPhone系列之前先在iPod Touch系列產(chǎn)品(沒(méi)有蜂窩無(wú)線(xiàn)通信功能)采用新技術(shù)。iPhone與iPhone 3G的應用處理器都是使用Samsung的90納米嵌入式DRAM工藝，而第二代iPod Touch的應用處理器是首度采用65納米工藝，然后iPhone 3GS才使用相同的工藝技術(shù)；接下來(lái)第三代iPod Touch也是率先采用45納米應用處理器，并不是iPad。

檢視Apple的每款行動(dòng)產(chǎn)品，可以很快發(fā)現A4處理器所采用的工藝節點(diǎn)與晶圓代工廠(chǎng)，都是前幾代應用處理器的智能累積。雖然工藝節點(diǎn)技術(shù)分析并不難，但要確認芯片的晶圓代工廠(chǎng)或是制造來(lái)源向來(lái)頗具挑戰性；持續關(guān)注各主要晶圓代工廠(chǎng)的工藝節點(diǎn)發(fā)展，會(huì )是這方面的一個(gè)成功關(guān)鍵。

UBM TechInsights所采用的方法是將A4的晶粒邊角封條(die edge seals)、保護層(passivation)與介電材料，與各制造商的已知識別記號相互比對，發(fā)現第三代iPod Touch與iPad的這款45納米處理器有許多一致之處，因此確信A4應該也是由三星代工。而在確知晶圓代工廠(chǎng)以及節點(diǎn)技術(shù)后，接下來(lái)就可進(jìn)一步分析工藝特性(process characteristics)、組件庫(cell libraries)等，決定一顆處理器在設計的創(chuàng )新性上對性能與功耗有所貢獻的關(guān)鍵。

iPad配備了一組25瓦特小時(shí)(Watt-hour)的電池，號稱(chēng)續航力可超過(guò)10小時(shí)；這是一個(gè)在產(chǎn)品差異化方面很重要的條件，也值得著(zhù)手進(jìn)一步調查，尤其是A4處理器的功耗值。Apple所收購的Intrinsity與PA Semi兩家IC設計公司，都具備改善處理器性能與功耗的潛力。

通過(guò)執行功能測試以及功耗量測，UBM TechInsights獲得更多有關(guān)iPad功耗特性的信息(參考下表)；根據完整的產(chǎn)品拆解分析，單看面板的亮度設定，iPad的LCD模塊大約消耗1W~3.5W；在使用網(wǎng)絡(luò )瀏覽功能(也是iPad的典型應用之一)、并將屏幕亮度設定為中等時(shí)，耗電量稍稍超過(guò)2W。

綜合各項結果并交叉參考數字，估計iPad的主板耗電量約為1W，其中有50%~80%的耗電是來(lái)自A4處理器，因此推估在iPad透過(guò)Wi-Fi無(wú)線(xiàn)鏈接執行網(wǎng)絡(luò )瀏覽功能時(shí)，該處理器的耗電量約在500mW~800mW之間。

至于執行音樂(lè )或視訊播放功能時(shí)，iPad的耗電量約為1.5W~1.7W (此時(shí)LCD屏幕的亮度調為最低)；在將LCD的耗電排除之后，iPad主板功耗約為450mW~650mW，此時(shí)同樣估計處理器耗電量占據50%~80%比例，推估約為250mW~520mW。

由以上數據整體看來(lái)，A4是一款省電的處理器，與所發(fā)表的規格相當；采用ARM核心、以先進(jìn)工藝節點(diǎn)生產(chǎn)，并在特定關(guān)鍵路徑的優(yōu)化上加入一些創(chuàng )新，Apple可說(shuō)是以這樣的組件推出量產(chǎn)設備的市場(chǎng)第一家廠(chǎng)商。

要確認A4的特性是否與傳言中的創(chuàng )新手法一致，接下來(lái)UBM TechInsights所做的是進(jìn)行細芯片以及韌體的分析，來(lái)看看是否有任何專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)展被放在芯片中。該機構所使用的方法，包括深入到芯片基板層級的功能性布線(xiàn)分析(functional layout analysis)，也讓該處理器的各個(gè)功能區塊曝光；此外還執行了一些特定的基準檢驗(benchmarking tests)。

在功能性布線(xiàn)分析方面，確認了不同的內存與邏輯功能區塊，也識別出內存核心；透過(guò)不同的基準檢驗，UBM TechInsights得出了許多有關(guān)A4處理器的細節，如下表：

根據ARM所提供的信息，采用Cortex-A8核心、65納米工藝技術(shù)，可達到1GHz運作的性能；A4是一款45納米節點(diǎn)組件，因此該處理器在性能與功耗之間顯然達到了優(yōu)化的平衡。另外也確認A4處理器支持ARM的Neon多媒體指令集延伸。

到目前為止，UBM TechInsights確認了透過(guò)先進(jìn)的核心技術(shù)、微縮的工藝節點(diǎn)，帶來(lái)可預見(jiàn)的處理性能提升，以及在速度與功耗之間取得謹慎的結構性平衡；但也發(fā)現，CPU功耗的進(jìn)一步降低，所帶來(lái)的影響力其實(shí)稍嫌有限。因為分析指出，LCD背光仍是iPad耗電量最大的部份，因此唯有等到顯示器技術(shù)能在功耗上有大幅度的進(jìn)展，消費者才能確實(shí)感受到電池續航力的顯著(zhù)改善。