苹果“A5”核心【不同凡响的CPU设计】

拆除A5的封装后，尺寸12.1mm×10.1mm（实测值。以下同）的裸片呈现在眼前。面积约为122.2mm²，“作为移动设备用SoC，尺寸属相当大的类别”（某半导体技术人员）。第一代“iPad”配备的A4的面积约为53.2mm²，A5增至其2.3倍左右（图1）。在裸片四角形成的用来识别制造厂商和制造工艺技术的图案形状与A4相同。也就是说，A4与A5均是采用韩国三星电子的45nm工艺技术制造的。iPad 2上市前虽曾有部分报道称，“苹果公司已将A5的生产委托给台湾台积电（TSMC）”，但至少《日经电子》拆解的A5不是台积电生产的。

因A5与A4的制造工艺为同一代，所以A5的电路规模是A4的2倍以上。其理由之一是，CPU与GPU均为“双核”。“从CPU及GPU电路所占的面积等来看，估计CPU为英国ARM公司的双核版‘Cortex-A9’，GPU为英国Imagination Technologies的双核版‘POWERVR SGX543’（MP2）”（前述技术人员）。并且CPU及GPU的电路部分呈左右对称形状，也支持了其为双核构造的推测。

图1：面积增至2.3倍的“A5”iPad 2配备的A5裸片与iPad的A4裸片的比较。
A5裸片面积增大至约2.3倍。A5的CPU与GPU均改成了双核构造。
图中的尺寸为实测值，电路块的用途系《日经电子》推测。

存储器接口电路的面积也稍有增大。或许是支持了LPDDR2接口的缘故。A5的封装形式与A4相同。具体为采用了DRAM封装与A5封装相重叠的所谓PoP（package on package）构造。此次拆解的A5用DRAM封装中,层叠了2枚估计是三星生产的支持LPDDR2的2Gbit裸片。推算iPad 2的DRAM容量为512MB。

去掉了特殊电路的CPU

仔细比较A5与A4裸片，就会发现CPU部分设计方法的变化。“A4的CPU逻辑电路部分有多块，而A5的CPU却未见。A5的CPU似都是由标准单元构成的”（上述技术人员）。

这或许意味着苹果公司对三星的依赖因素减少了一个。一般认为，三星通过在Cortex-A8内核中采用美国Intrinsity公司（后来被苹果收购）的动态电路技术，在A4上实现了1GHz的运行频率。而A5没有这种痕迹，可认为CPU的逻辑电路部分全部改成了以工具的逻辑合成为前提的设计（图2）。“特殊电路大多与制造技术密切相关。以使用工具的逻辑合成为前提的设计，只用标准单元即可构成逻辑电路，因此可轻松更换制造工艺技术或制造商”（前述技术人员）。

图2：CPU的内部构造发生变化A5与A4的CPU部分比较。
A4的CPU中含有认为是采用了原Intrinsity的动态电路技术的特殊电路，
而A5的CPU则由标准单元构成。

目前还不清楚A5是否会直接采用于新一代“iPhone”。“智能手机的应用处理器几乎没有采用100mm²以上裸片的先例。如果苹果公司打算将A5配备于iPhone的话，为了降低成本和功耗，应该会改成更小的裸片”（上述技术人员）。目前，三星尚未宣布供货采用32nm及28nm工艺的逻辑LSI量产品。估计可能会另外开发电路规模比A5小的SoC，或者采取其他方法推进A5的微细化。

苹果公司2011年4月15日以三星的智能手机及平板终端侵害其专利权为由，向美国加利福尼亚州北部地区联邦地方法院提起了诉讼。苹果已委托台积电制造A5的消息在业界内传得像真的一样，再加上A5裸片的大面积、A5的CPU设计方法的变化以及苹果与三星的专利纠纷等等。这一系列事件的同时发生意味着什么呢？估计此前苹果与三星的关系一定是发生了社么变化。