苹果第六代a系列a9处理器技术揭秘视频-苹果A9处理器架构

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OFweek电子工程网讯 A9基本上是一个以FinFET制程打造之苹果（Apple）第六代A系列应用处理器的故事，但它更进一步透露的是Apple在半导体设计上的雄心壮志 ──Apple代的A4处理器是在2010年问世，当时被认为与一款三星（Samsung）处理器有很多共同点；接下来的A6则让我们看到客制化的Apple自家设计CPU，直到现在仍被认为是一项丰功伟绩。

A6的下一代A7迈向了64位元运算；A7展现了一些有趣的设计决策，因为没有同一 系列的A7X。Apple藉由A7为iPad Air与iPhone 5s设计了单一处理器，虽然这两款设备所支援的画素有四倍的差距；此外iPhone 5s配备了TouchID功能，iPad Air则无。

以制程的角度来看，我们已经从最开始采用45纳米的A4，前进到了采用14纳米与16纳米双供应来源的A9。

Apple的A4处理器（左）以及A9处理器的芯片特写

（来源：MuAnalysis与Chipworks）

Apple的高层对于A9的诞生似乎特别兴奋，在今年9月9日的发表会上对技术细节有不少着墨，包括提到7000系列的铝金，以及应用于让显示器玻璃与摄影机影像 感测器内画素之间深度沟槽隔离的离子交换制程。而且笔者觉得比起前几代处理器，有更多注意力被放在A9上，并非强调GHz与核心数，而是性能与整度。

在该场产品发表会上，Apple资深行销副总裁Phil Schiller比较了A9X与A8和其他A系列处理器的性能，而且首度提到了“桌上型电脑的等级”，以及“游戏机的等级”等形容。接着介绍了A9的更多 细节，包括它是64位元CPU，拥有全新的电晶体架构，而且是“针对现实世界的应用化”。

Apple的A9处理器是64位元

（来源：Apple）

64位元并不令人惊讶，而它的“全新电晶体架构”应该是指FinFET，而且经证实是同时采用了台积电（TSMC）与三星的制程；以下是台积电生产之A9的FinFET横切面。

台积电生产之A9的FinFET横切面

（来源：Techinsights）

在该场9月9日举行的发表会上，我们也从简报中看到了A9的芯片影像（如下图）；其中部分主要功能区块有被标示出来，虽然电路是模糊的、而且芯片的边缘也看不出来，却是笔者印象中Apple次展示芯片。

Apple在简报中展示了A9的芯片影像

（来源：Techinsights）

有趣的是，以上的影像不只是有金属导线的芯片成品影像，而是深入电晶体或基板等级的晶影像；这显示他们要展现A9的基础架构，可从中看到内含双核心CPU，6核心GPU，两个大面积的记忆体区块，以及M9运动协同处理器（MCP），而MCP也是被特别强调的功能。

从Apple的介绍能看到很多有关A9的有趣特性，首先它维持了双核心CPU的型态──这已经是连续四代Apple处理器的架构；它可能也支援使用针对特殊任务或程序之电路的假设，这种特定的硬体线路或“功能区块”，可减轻CPU的负担。

此外也可看出A9的GPU似乎占据较大的芯片面积；现在看来在发表会上亮相的模糊画面芯片，是三星制造的A9。下面可以看到三星产A9的清晰影像，该芯片面积为8.7mm x 10.7 mm，也就是94 mm2，其CPU、GPU、SRAM与M9等部分已经标示出来。

A9处理器显微影像

（来源：Chipworks）

从上图的整体芯片面积以及大略的功能区块标示，我们可以计算出各部分的面积；下方的表格是A系列处理器的比较。A9的CPU约占据13 mm2或整体芯片面积的14%；六核心GPU则占据据约27 mm2，或芯片整体面积的29%，约是CPU区域的两倍。两个大面积的记忆体（SRAM）区块总计约4.3 mm2，占据整体芯片面积的5%。

将CPU与GPU的占据比例与前几代的A系列处理器比较，会发现A9的CPU区块比例是属于较低的，GPU比例却是较高的；而事实上从下表可以看出，A9是非“X”处理器有这么高比例GPU面积的，可见该芯片确实耐人寻味。

A系列处理器各功能区块占据芯片面积

高整度是A9另一个值得注意之处，M9 MCP则是个展现该处理器整度的案例；M9是Apple的第三代MCP，代则是M7，首度出现在iPhone 5s；M7被辨认出应该是来自NXP ，分析师认为那是为Apple客制化的元件。接下来的M8也是NXP的元件。

于M9则非独立的芯片，据推测，那是NXP与Apple之间的某种IP授权协议，让后者能将NXP的IP整到A9处理器；，该整的MCP似乎借用了A9的CPU周期。另一个A9可能整的是快闪记忆体控制器，但目前这尚未能证实。

编译：Judith Cheng

（参考原文： Apple’s A9： Story Within A Story，by Paul Boldt）

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