iPhone 6s处理器、内存与无线通信芯片分析

iPhone6s处理器、内存与无线通信芯片分析Apple在近期的新品发布会上发布了iPhone、iPadPro、AppleTV与新一代AppleWatch操作系统，可谓历年来产品最丰富的一次，本文主要将对占苹果营收6成以上之iPhone产品内部核心主要芯片做些讨论，包含处理器、内存与无线通信芯片等。本代iPhone延续过去传统命名为iPhone6s，在外型上维持与iPhone6相同之4.7寸与5.5寸，分辨率也不变，故屏幕PPI也相同。iPhone6s最大的特色为增加了3DTouch，此源自AppleWatch所使用的ForceTouch功能经持续改良，增加使用者体验（UserExperience）效果，在外观颜色方面，除了原本iPhone6颜色外，另外增加了与过去传闻相同的玫瑰金色。主要相机模块分辨率也大幅增至主相机1，200万像素，前置相机也同步增至500万像素。而扮演iPhone内部核心主要运算功能的芯片部分，以下将讨论与前一代iPhone6最大差异。A9采用新晶体管架构iPhone6s内新一代A9应用处理器（ApplicationProcessor/AP）采用新晶体管架构（NewTransistorArchitecture），由于iPhone6内A8处理器为使用台积电之20nmbulk晶体管工艺，所谓新晶体管架构很可能为鳍式晶体管（FinFET），可能代工厂商为台积电之16nm或是三星之14nm工艺。随着晶体管工艺持续微缩，闸级氧化层（GateOxide）厚度越来越薄，从闸级漏出的电流将越来越大，对于个人行动装置的待机（Standby）时间造成严重威胁，FinFET利用多维（multi）或三维闸级去控制（Control）电流。Intel在2Xnm已开始使用FinFET，目前已全面商业化至其微处理器产品中。台积电与三星则在1Xnm全面导入FinFET。A9效能全面升级Apple表示A9的中央处理单元（CentralProcessingUnit/CPU）将较A8快70%，由于A9应该还是与A8采用相同ARMv8指令级架构，A9很有可能使用与iPadAir2的A8X相同的3核心。而A9之图形处理单元（GraphicProcessingUnit/GPU），根据Apple宣称效能将比A8增加90%，故应该可能也与A8X相同采用8核心客制化（Customization）之PowerVR架构，A9此次主要特色为透过FinFET的导入降低面积与改善散热，再加上电路优化来达到全面效能升级的效果。内存加大、支持4K录像iPhone6s后制主镜头可支持4K录像。4K分辨率为FullHD的4倍（2×2），像素（Pixel）可达800万。由于手机储存容量不若大型录像或是单眼器材，通常在录像时会先经过基本压缩处理，如DCT等，再加上原本AP内通常整合CPU与GPU，手机内DRAM需要共享传统主存储器与FrameBuffer，再加上操作系统传统运作需要，iPhone6s对整体手机易失存储器需求大增，故iPhone6s内部DRAM使用量很可能从原本iPhone6之1GBLPDDR3增加至2GBLPDDR4。可能首次运作在iPhone的LPDDR4，估计速度为3200Mbps。LPDDR与传统DDR最大差别为低功耗，由于功耗与电压平方成正比，LPDDR4使用1.1V较LPDDR2/LPDDR3（1.2V）为低，故可以提升iPhone6s待机时间。LPDDR4另外一个重要新改变为在Die上使用双通道（DualChannel）。传统双信道早期使用在系统上，由DRAM控制器掌控，LPDDR4在Die上使用两侧Pad运用双通道存取，将原本储存数组（Array）至Pad之关键路径（CriticalPath）理论上缩短一半，可以提升LPDDR4的速度，并改善讯号完整性（SignalIntegrity）。目前拥有LPDDR4产品的厂商中，最大单一Die容量为8Gb，以iPhone6s所使用2GB为例，由于其FormFactor较iPadAir2等平板计算机为小，推测应该堆栈两颗Die还是以传统PoP（PackageonPackage）方式在封装于A9处理器上，而非如iPadAir2独立（Discrete）在外面。更快的LTE速度iPhone6s发表会提到更快的LTE-Advanced（LTE-A），由于iPhone6已经使用高通（Qualcomm）公司的MDM9625M，其已经支持Category4（Cat.4），日常生活使用中，人们通常注重下载（Download）大于上传（Upload）速度，在3GPPSpecification当中，比Cat.4更快的下载速度为Cat.6，故iPhone6s可能使用MDM9635M。Cat.6支持两个载波单位（CarrierComponent/CC）之载波聚合（CarrierAggregation），每个CC最大为20MHz带宽，较前一代iPhone6速度150Mbps增加为300Mbps。（MDM9625M支援Cat.4单一CC最大20MHz，或者可聚合2个各最大10MHz之载波）。许多国家LTE-A网络已陆续开台iPhone6s开始支持300Mbps之LTE-A网络原因为许多国家电信商已经陆续开台。根据全球行动供货商协会（GlobalmobileSuppliersAssociation/GSA）统计，目前已经有超过15个国家包含德国、芬兰、日本等超过20多个电信营运商发表Cat.6网络，例如日本第一大电信DoCoMo在今年2月宣布正式LTE-A（Cat.6）网络开台，最大下载速度为225Mbps。Wi-Fi首次使用MIMO在iPhone6首次进入IEEE802.11ac之后，Wi-Fi速度已经较前一代iPhone5s所使用的IEEE802.11n多出不少，可达433Mbps，iPhone则首次使用2×2之MIMO（MultipleInputMultipleOutput）技术，其利用空间多任务原理，在iPhone6s多增加1根Wi-Fi天线，可以达到2倍最大传输速度866Mbps。由于材料成本（BOM）以及天线干扰因素，MIMO在手机上设计较为困难，通常会以OFDM中常见增加可用频谱等载波聚合方式增加传输速度，Apple在iPhone金属外壳与天线效应的取舍（TradeOff）有其独到之处。至于其他近场通讯技术（NFC）与蓝牙（Bluetooth）则维持不变。传统用户体验大于硬件效能追求此次iPhone6s所新增加的功能还是维持Apple传统，不过度追求新技术，而较重视使用者体验。例如早已有许多竞争对手如Sony在Z2时即以支持4K2K录像，而几乎所有竞争对手都早已使用2GBDRAM，甚至3GB。采用高通810芯片组之手机甚至已经支持到Cat.9，而新增速度的iPhone6