iPad的心脏——A4核探秘（上）

中心议题
    *拆解iPad，并对A4进行详尽分析

iPad发布中的令人惊异之处是采用了新型的A4微处理器。这一苹果公司宣称为“我们自主设计的下一代SoC”的A4与iPhone系列之前使用的微处理器有何不同？本文将拆解iPad，并对A4进行详尽分析。


乔布斯对挤满会场的听众说道：“iPad使用我们自主开发的芯片工作。这一名为A4的芯片，是迄今为止我们制作的最好的芯片”。这是2010年1月下旬，发生在加州旧金山苹果公司（Apple）的iPad发布会上的一幕。

乔布斯在会上公布，A4的工作频率为1GHz，在一枚芯片上集成了处理器、图形、输入／输出（I/O）与内存控制器。苹果发布的新闻稿中也称A4是“苹果研发的下一代 SoC”，并强调其是iPad的关键因素。


苹果的A4发布，引起了种种臆测。如设想“是利用2008年苹果收购的美国无厂半导体公司P. A. Semi的技术自主开发的吧”、“其既然可执行iPhone的软件，应该只是iPhone处理器的扩张版”等。技术类的报道机构和技术专家纷纷发表了自己的见解。


日经电子对A4也很关注。“由苹果自主开发”的真正含义是什么？我们过去每次拆解iPhone系列时，都见到基板上安装有印有苹果标志的处理器，但业 界一致认为这些处理器是由韩国三星电子（Samsung Electronics）制造的。因未见与印有标志的型号一致的产品公开发布，所以可推测，其系苹果公司向三星订制的。那些订制品与此次的A4到底又有何 不同？

处理器封装的表面解答不了我们的任何疑问，就算使用X光检视封装内部也没有意义。于是，我们决定把A4从电路板上取下，除掉封装，对芯片本身作详细观察。并开始寻找愿意协助我们分析A4的工程师。

约在iPad在美国上市的一个月前，即2010年3月，我们得到了某机构愿意协助分析的消息。于是，我们拿到iPad，拆解并仔细检视了电路板，并将其带到合作伙伴处对A4进行分析。


加热融化掉电路板的銲锡，将A4拆下来，然后将封装浸入特殊液体以溶解树脂部分——我们的合作伙伴表示，加热与溶解封装都要有特殊的技巧。之后，将经这些工序完全裸露出来的A4芯片在金相显微镜下做了仔细的观察。

A4裸片上反映出了Apple与Samsung的密切关系，以及给这种关系带来适度紧张感的Apple的并购战略。

印有醒目的Apple标志的A4封装，为531端子，约14mm见方。该封装收入的裸片尺寸约为7.3mm见方。该裸片集成有CPU核、双通道内存界面、图形处理器以及语音与影像编解码电路（图1）。还能看到一些诸如PLL及支持各种I/O接口的模拟电路。

图1 iPad微处理器A4芯片 在A4的芯片上，可观察到估计是CPU核、图形处理电路等的电路块。芯片尺寸约为53.3mm2，推测为三星公司的45nm工艺技术。电路块的位置和作用均系推测。

A4似可确定三星公司以45nm工艺的CMOS技术制造的。其裸片上虽刻有与封装相同的型号“APL0398B01”，但却没有刻印公司名称。虽然如 此，仍可推定其为三星45nm产品的依据，是与布线一同形成的图案特点：“裸片的四角一般会绘有制造厂商的独特图案。这个裸片上的图案与三星的90nm及 65nm品很相似，但有细微差异。考虑到拆解时采用的消去法影响，可以推定其为三星的45nm制品”（协助分析的工程师）。