iPhone 6s处理器、内存与无线通信芯片全解析

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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

  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)。

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

  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iPhone6s还在Cat.6。屏幕分辨率方面也是落后对手一大截,前阵子Sony发表的Z5Premium更是在同样5.5吋大小装进了4K2K的屏幕,PPI整整较iPhone6sPlus高出一倍。即使如此,Apple还是按其重视使用者体验的策略对于软硬件整合的流畅度以及纳入3Dtouch的使用者体验来服务消费者,维持其传统步调。

 

 

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