詳細解析iPhone 6s處理器、內(nèi)存與無線通信芯片

Apple 在近期的新品發(fā)布會上發(fā)布了 iPhone、iPad Pro、Apple TV 與新一代 Apple Watch 操作系統(tǒng)，可謂歷年來產(chǎn)品最豐富的一次，本文主要將對占蘋果營收 6 成以上之 iPhone 產(chǎn)品內(nèi)部核心主要芯片做些討論，包含處理器、內(nèi)存與無線通信芯片等。

本代 iPhone 延續(xù)過去傳統(tǒng)命名為iPhone 6s，在外型上維持與 iPhone 6 相同之 4.7 寸與 5.5 寸，分辨率也不變，故屏幕PPI也相同。iPhone 6s 最大的特色為增加了 3D Touch，此源自 Apple Watch 所使用的 Force Touch 功能經(jīng)持續(xù)改良，增加使用者體驗(User Experience)效果，在外觀顏色方面，除了原本 iPhone 6 顏色外，另外增加了與過去傳聞相同的玫瑰金色。主要相機模塊分辨率也大幅增至主相機 1，200 萬像素，前置相機也同步增至 500 萬像素。而扮演 iPhone 內(nèi)部核心主要運算功能的芯片部分，以下將討論與前一代 iPhone 6 最大差異。

A9 采用新晶體管架構

iPhone 6s 內(nèi)新一代 A9 應用處理器(Application Processor/AP)采用新晶體管架構(New Transistor Architecture)，由于 iPhone 6 內(nèi) A8 處理器為使用臺積電之 20 nm bulk 晶體管工藝，所謂新晶體管架構很可能為鰭式晶體管(FinFET)，可能代工廠商為臺積電之16 nm或是三星之 14 nm 工藝。隨著晶體管工藝持續(xù)微縮，閘級氧化層(Gate Oxide)厚度越來越薄，從閘級漏出的電流將越來越大，對于個人行動裝置的待機(Standby)時間造成嚴重威脅，F(xiàn)inFET 利用多維(multi)或三維閘級去控制(Control)電流。Intel 在 2X nm 已開始使用 FinFET，目前已全面商業(yè)化至其微處理器產(chǎn)品中。臺積電與三星則在 1X nm 全面導入 FinFET。

A9 效能全面升級

Apple 表示 A9 的中央處理單元(Central Processing Unit/CPU)將較 A8 快 70%，由于 A9 應該還是與 A8 采用相同 ARM v8 指令級架構，A9 很有可能使用與 iPad Air 2 的 A8X 相同的 3 核心。而 A9 之圖形處理單元(Graphic Processing Unit/GPU)，根據(jù) Apple 宣稱效能將比 A8 增加 90%，故應該可能也與 A8X 相同采用 8 核心客制化(Customization)之 PowerVR 架構，A9 此次主要特色為透過 FinFET 的導入降低面積與改善散熱，再加上電路優(yōu)化來達到全面效能升級的效果。

內(nèi)存加大、支持 4K 錄像

iPhone 6s 后制主鏡頭可支持 4K 錄像。4K 分辨率為 Full HD 的 4 倍(2×2)，像素(Pixel)可達 800 萬。由于手機儲存容量不若大型錄像或是單眼器材，通常在錄像時會先經(jīng)過基本壓縮處理，如DCT等，再加上原本 AP 內(nèi)通常整合 CPU 與 GPU，手機內(nèi) DRAM 需要共享傳統(tǒng)主存儲器與 Frame Buffer，再加上操作系統(tǒng)傳統(tǒng)運作需要，iPhone 6s 對整體手機易失存儲器需求大增，故 iPhone 6s 內(nèi)部 DRAM 使用量很可能從原本 iPhone 6 之1GB LPDDR3 增加至 2GB LPDDR4。

可能首次運作在 iPhone 的 LPDDR4，估計速度為 3200 Mbps。LPDDR 與傳統(tǒng) DDR 最大差別為低功耗，由于功耗與電壓平方成正比，LPDDR4 使用 1.1 V 較 LPDDR2/LPDDR3(1.2V)為低，故可以提升 iPhone 6s 待機時間。LPDDR4 另外一個重要新改變?yōu)樵?Die 上使用雙通道(Dual Channel)。

傳統(tǒng)雙信道早期使用在系統(tǒng)上，由 DRAM 控制器掌控，LPDDR4 在 Die 上使用兩側(cè) Pad 運用雙通道存取，將原本儲存數(shù)組(Array)至Pad之關鍵路徑(Critical Path)理論上縮短一半，可以提升 LPDDR4 的速度，并改善訊號完整性(Signal Integrity)。目前擁有 LPDDR4 產(chǎn)品的廠商中，最大單一 Die 容量為 8Gb，以 iPhone 6s 所使用 2GB 為例，由于其Form Factor 較 iPad Air 2 等平板計算機為小，推測應該堆棧兩顆Die還是以傳統(tǒng) PoP(Package on Package)方式在封裝于 A9 處理器上，而非如 iPad Air 2 獨立(Discrete)在外面。

更快的 LTE 速度

iPhone 6s 發(fā)表會提到更快的 LTE-Advanced(LTE-A)，由于 iPhone 6 已經(jīng)使用高通(Qualcomm)公司的 MDM 9625M，其已經(jīng)支持 Category 4(Cat. 4)，日常生活使用中，人們通常注重下載(Download)大于上傳(Upload)速度，在 3GPP Specification 當中，比 Cat.4 更快的下載速度為 Cat.6，故 iPhone 6s 可能使用 MDM 9635M。Cat.6 支持兩個載波單位(Carrier Component/CC)之載波聚合 (Carrier Aggregation)，每個 CC 最大為 20MHz 帶寬，較前一代 iPhone 6 速度 150Mbps 增加為 300Mbps。(MDM 9625M 支援 Cat.4 單一 CC 最大 20MHz，或者可聚合 2 個各最大 10MHz 之載波)。

許多國家 LTE-A 網(wǎng)絡已陸續(xù)開臺

iPhone 6s 開始支持 300Mbps 之 LTE-A 網(wǎng)絡原因為許多國家電信商已經(jīng)陸續(xù)開臺。根據(jù)全球行動供貨商協(xié)會(Global mobile Suppliers Association/GSA)統(tǒng)計，目前已經(jīng)有超過 15個 國家包含德國、芬蘭、日本等超過 20 多個電信營運商發(fā)表 Cat.6 網(wǎng)絡，例如日本第一大電信 DoCoMo 在今年 2 月宣布正式 LTE-A(Cat.6)網(wǎng)絡開臺，最大下載速度為 225Mbps。

Wi-Fi 首次使用 MIMO

在 iPhone 6 首次進入 IEEE 802.11ac 之后，Wi-Fi 速度已經(jīng)較前一代 iPhone 5s 所使用 的 IEEE 802.11n 多出不少，可達 433Mbps，iPhone 則首次使用 2×2 之 MIMO (Multiple Input Multiple Output)技術，其利用空間多任務原理，在 iPhone 6s 多增加 1 根 Wi-Fi 天線，可以達到 2 倍最大傳輸速度 866Mbps。由于材料成本(BOM)以及天線干擾因素，MIMO 在手機上設計較為困難，通常會以 OFDM 中常見增加可用頻譜等載波聚合方式增加傳輸速度，Apple 在 iPhone 金屬外殼與天線效應的取舍(Trade Off)有其獨到之處。至于其他近場通訊技術(NFC)與藍牙(Bluetooth)則維持不變。