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苹果A4芯片浮出水面

在经过了艰苦的研发之后，A4芯片在2010年1月27日随着iPad被苹果正式发布，并于2010年3月投产，此后，A4芯片又正式搭载在iPhone4中。
　　乔布斯在2010年年初iPad发布会上对此高度评价：“iPad是由我们自己设计的芯片驱动的，我们苹果公司有一个优秀的芯片自主研发团队。iPad装备了我们自主设计的A4芯片，这是至今为止我们所用的最高端的芯片产品，内部集成了处理器核心、GPU核心、I O核心和内存控制器，所有这些功能都被集成在一块性能强劲的A4芯片中。”
　　苹果宣称A4芯片省电性能极佳，装备了这款SCO芯片的iPad平板电脑电池续航时间可达10小时左右，待机时间则可长达一个多月之久。
　　此后发布的iPhone 4搭载了和iPad相同的Apple A4处理器。
　　A显然代表“苹果”的意思，A4和iPhone 3GS中所采用的三星ARM处理器的差异之处在于处理器的核心频率及核心架构。A4为ARM的Cortex-A9核心，运行频率为1GHz，而iPhone 3GS的ARM处理器则为Cortex-A8核心，频率600MHz。
　　根据《纽约时报》的推测，A4芯片的开发费用高达10亿美元——对于一家消费电子厂商来说，这笔支出绝对惊人。在此之前，绝大多数的PC厂商和智能手机厂商都倾向于采购其他公司开发的芯片。
　　不过，苹果的确有理由为iPhone和iPad量身定做的芯片——苹果需要是更低功耗，功能更强大的芯片，目前市面上没有任何一款芯片能够直接满足苹果的需求。
　　“苹果是第一家敢于打破由英特尔和微软垄断的终端设备厂商。”美国芯片行业资深人士弗雷德?韦伯对此评价道。
　　ARM公司总裁都德?布朗事后对本书作者总结了苹果自己研发芯片获得成功的原因： “苹果公司有着经验十分丰富的工程师，所以他们在ARM基础上自己设计的A4芯片获得了成功，当然，他们也不是完全从头开始做的……”
　　事实上，此时ARM刚刚开发出了全新的Cortex-A9产品，这一产品的主频达到了1GHz。ARM Cortex-A9架构采用2 4核设计，是ARM继Cortex-A8之后的下一代产品。
　　在iPad和iPhone4发布之后，一些专业的IT分析公司很快开始给出了苹果A4芯片功耗的研究报告。
　　UBM TechInsights公司在对A4芯片进行研究后评价道：“这款产品具有高效的CPU设计，这与那些采用先进工艺节点、在关键路径优化方面有所创新的基于ARM的类似设备所公开的指标一致。不过，苹果是首家向市场推出这种等级产品的公司。”
　　该公司对苹果应用处理器的硅片分析表明，苹果公司先是在iPod Touch系列产品上应用这种新技术，然后在iPhone系列产品上应用相同的技术。
　　iPhone和iPhone 3G的应用处理器都是使用三星公司的90nm 嵌入式DRAM工艺。
　　当苹果自己的应用处理器切换到65nm工艺技术后，他们将同样的技术应用于iPod Touch第二代和iPhone 3GS产品。在iPod Touch第三代和iPad中可以看到相同的趋势。在苹果系统中，是iPod Touch第三代而不是iPad率先采用45nm应用处理器。
　　iPad的电池使用寿命达到了10小时以上，而iPhone4的电池性能也比iPhone3GS有了大幅提升，这更加激发了业界对苹果A4芯片的研究——因为处理器对于电子产品的电池续航时间具有重要的决定意义。
　　业界普遍猜测，苹果收购Intrinsity和PA Semi公司后很可能就一直在致力于其产品CPU的性能及功耗的改善。
　　以下内容摘自UBM TechInsights公司对iPad芯片的研究报告：
　　最令人感兴趣的是A4处理器的功耗，因为通过执行功能性测试和功耗测量，我们发现了iPad的更多功耗特性。LCD模块功耗约在1W至35W之间，具体取决于液晶面板的亮度。网页浏览器是iPad的典型应用之一，当运行在中等屏幕亮度时，其功耗稍大于2W。
　　结合测量结果和交叉引用数字可以发现，iPad主板的功耗约1W。假设50%至80%的主板功耗是由A4处理器造成的，我们认为在使用Wi-Fi连接进行网页浏览时，A4处理器的功耗在500mW至800mW之间。
　　在播放音乐或视频等功能时，如果LCD屏幕设置在最小亮度，则iPad的功耗在15W至17W之间。在去掉LCD功耗的情况下，主板功耗在450mW至 650mW之间。再次假设CPU功耗占整体功耗的50%至80%，那么A4的功耗估计在250mW至520mW之间。
　　总之，上述数字反映了该产品高效的CPU设计，这与那些采用先进工艺节点、在关键路径优化方面有所创新的基于ARM的类似设备所公开的指标一致。不过，苹果是首家向市场推出这种等级产品的公司。
　　功耗测量结果还表明，LCD背光仍是iPad中较耗电的部分，至少对于光照浏览和媒体操作功能而言是这样。
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　　到目前为止，我们的分析可以确认，通过先进的内核技术、缩小的工艺尺寸以及速度与功耗之间仔细的架构性平衡，这款处理器实现了可预测的处理功耗改进。我们还发现了一些不太显著的影响因素，这些因素可能会进一步降低CPU功耗。

后续的拆机测试表明，苹果A4芯片深受苹果之前合作伙伴三星的影响，在电路设计方面是进化而非革命。
　　一些研究机构在分析了A4 密切相关的两款处理器的硬件设计——三星 S5PC110 和 iPhone 3GS 的应用处理器后得出了上述结论。
　　UBM TechInsights 发布的三星 S5PC110 和A4裸片逐一对比图中， 二者的 CPU 内核没有明显区别。TechInsights 随后引用了三星的新闻稿，指出芯片用了 ARM Cortex-A8 CPU 内核。根据这一发现，可以说两个 SoC 采用的 CPU 内核是一模一样的。换句话说，两款芯片所用的 Cortex-A8 CPU 的内核电路尺寸和排布由同一班人马所设计。
　　苹果自行设计而非简单地采用标准芯片的最好理由是，它能借此舍去芯片厂商为满足大量产品制造商不同需求的那部分电路。如果可以采用复杂度、尺寸和成本更低的定制芯片。
　　此外，这种自主研发的举措使得苹果有可能建造比竞争对手产品速度更快、更为省电的产品，也有助于更好地为产品研发过程保密。
　　2011年年初，苹果随iPad2发布了即A4之后又一款自主研发的芯片——A5。
　　A5处理器和A4一样，都是采用三星45nm制程工艺制作的，均采用9层铜互联层+1多晶硅层的结构，同时都采用了堆叠封装技术。
　　乔布斯宣布，A5比A4的计算性能提升了2倍，图形处理能力提升了9倍。A5由单核心ARM Cortex-A8变成了双核心ARM Cortex-A9。除了CPU核心数量提升了两倍以外，每个核心的容许量也两倍以上的性能提升。
　　根据市场调研公司iSuppli发布的拆机报告，苹果A5芯片的成本相对于A4提升了约75%。一些业内人士分析道，苹果A4处理器的工作频率固定在1GHz，而A5处理器则可以随当前运行的应用程序而改变运行频率，这显示A5处理器采用了比A4更优秀的电源管理电路设计，而这也是A5相对A4的重要区别之一。
　　A5芯片的推出显示出苹果将继续在自主开发芯片的道路上前进，并围绕自己的产品自己开发芯片。

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