拆解iPhone5s/5c（下）：細看iPhone 5s的核心部件A7和M7

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就《日經電子》拆解的美國蘋果的“iPhone 5s”和“iPhone 5c”的部件，我們以不同於“iPhone 5”的部分為主要對象，在外部技術人員的協助下作了分析。

首先來看iPhone 5s配備的新開發的應用處理器“A7”。在處理器封裝上層積DRAM封裝的構造與以往的iPhone用處理器相同，但內部卻較iPhone 5的“A6”有了很大變化。DRAM封裝中有兩枚印有爾必達存儲器字樣，估計為4Gbit的芯片。iPhone 5s沿襲了iPhone 5的1GB內存容量。

打開A7的封裝，內部有印著“APL0698”字樣的10.47mm×9.83mm芯片。用金屬顯微鏡觀察形成該芯片上的元件構造，協助分析的技術人員發現，其構造“與韓國三星電子的28nm工藝應用處理器‘Exynos 5410’的元件一致”。因此可以推測這是三星採用28nm工藝技術制造的產品。

A6由三星採用32nm工藝技術制造。此次的A7雖然工藝微細化了0.5代，但芯片面積卻擴大了約6.4％（圖1）。並且，剝離布線層觀察時發現，A6上電路塊之間比較明顯的間隔，到A7時縮小了。協助分析的技術人員推測，“實際電路規模應該擴大了數十個百分點”。

圖1：電路規模增大的“A7” iPhone 5s配備的A7處理器的電路規模比上一代A6大。A6是採用32nm工藝技術制造的約96.7mm2的芯片，而A7雖然工藝微細化至28nm，但芯片尺寸擴大至約102.9mm2。

採用綜合設計的CPU

我們認為電路規模擴大的主要理由有以下兩點：（1）CPU部的面積增大、（2）新配備了大型SRAM塊。

蘋果曾就A7介紹說，“在智能手機上首次配備了64bit CPU”。A7的CPU估計是支持英國ARM的新指令集架構“ARMv8”的自主安裝品。與A6的CPU一樣採用雙核構成，面積比A6大12.8％左右，可認為是為了支持64bit運行模式。

CPU部的外觀也有很大變化。在A6上，蘋果公司採用了根據CPU的數據路徑手工配置功能要素的設計方法。而A7的CPU外觀與無法識別功能要素的“A5”之前的CPU部相似。估計棄用了手工作業的設計，恢復了利用EDA工具合成的設計（綜合設計）（圖2）。

圖2：CPU部的設計恢復以前的方法 iPhone 5配備的A6，CPU部可以看到基於數據路徑手工設計的痕跡，而此次A7的CPU部恢復了以工具合成為前提的設計。隨著64bit化，估計此次電路規模是蘋果公司設計的CPU中最大的。

手工作業的設計隻要有經驗的技術人員花一些時間，就能最大限度削減面積以及提高工作頻率。而綜合設計易於削減工時。協助分析的技術人員認為，蘋果公司恢復原來的設計方法，“估計優先考慮了對64bit的支持等邏輯構造的刷新”。

值得關注的是蘋果在新一代產品上的動向。綜合設計有易於換用不同半導體制造技術的一面。那麼新一代處理器的CPU部是恢復A6那樣的手工作業設計來優化，還是會繼續採用綜合設計方法？從其選擇可窺蘋果公司的處理器設計及制造戰略。

集成大型SRAM塊

GPU部似配備了英國Imagination Technologies公司的第6代四核GPU。其旁邊是在A6處理器之前沒見過的大型SRAM塊。協助分析的技術人員指出：“與CPU部的緩存相比，優先擴大了容量，而非縮短延遲時間。”

估計該SRAM塊是GPU專用緩存或者CPU與GPU共用的緩存（CPU的三級緩存）。蘋果公司在A7上除了採用64bit CPU並更新GPU外，似還通過改良內存架構而提高了處理性能。