Apple在近期的新品發布會上發布了iPhone、iPadPro、AppleTV與新一代AppleWatch操作系統,可謂歷年來產品最豐富的一次,本文主要將對占蘋果營收6成以上之iPhone產品內部核心主要芯片做些討論,包含處理器、內存與無線通信芯片等。
本代iPhone延續過去傳統命名為iPhone6s,在外型上維持與iPhone6相同之4.7寸與5.5寸,分辨率也不變,故屏幕PPI也相同。 iPhone6s最大的特色為增加了3DTouch,此源自AppleWatch所使用的ForceTouch功能經持續改良,增加使用者體驗 (UserExperience)效果,在外觀顏色方面,除了原本iPhone6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內部核心主要運算功能的芯片部分,以下將討論與前一代iPhone6最大差異。
A9采用新晶體管架構
iPhone6s內新一代A9應用處理器 (ApplicationProcessor/AP)采用新晶體管架構(NewTransistorArchitecture),由于iPhone6內 A8處理器為使用臺積電之20nmbulk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16nm或是三星之 14nm工藝。隨著晶體管工藝持續微縮,閘級氧化層(GateOxide)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,FinFET利用多維(multi)或三維閘級去控制(Control)電流。Intel在2Xnm已開始使用 FinFET,目前已全面商業化至其微處理器產品中。臺積電與三星則在1Xnm全面導入FinFET。
A9效能全面升級
Apple表示A9的中央處理單元(CentralProcessingUnit/CPU)將較A8快70%,由于A9應該還是與A8采用相同 ARMv8指令級架構,A9很有可能使用與iPadAir2的A8X相同的3核心。而A9之圖形處理單元 (GraphicProcessingUnit/GPU),根據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,再加上電路優化來達到全面效能升級的效果。
內存加大、支持4K錄像
iPhone6s后制主鏡頭可支持4K錄像。 4K分辨率為FullHD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過基本壓縮處理,如DCT等,再加上原本AP內通常整合CPU與GPU,手機內DRAM需要共享傳統主存儲器與FrameBuffer,再加上操作系統傳統運作需要,iPhone6s對整體手機易失存儲器需求大增,故iPhone6s內部DRAM使用量很可能從原本iPhone6之1GBLPDDR3增加至 2GBLPDDR4。
可能首次運作在iPhone的LPDDR4,估計速度為3200Mbps。LPDDR與傳統DDR最大差別為低功耗,由于功耗與電壓平方成正比,LPDDR4使用1.1V較LPDDR2/LPDDR3(1.2V)為低,故可以提升iPhone6s待機時間。 LPDDR4另外一個重要新改變為在Die上使用雙通道(DualChannel)。
傳統雙信道早期使用在系統上,由DRAM控制器掌控,LPDDR4在Die上使用兩側Pad運用雙通道存取,將原本儲存數組(Array)至Pad 之關鍵路徑(CriticalPath)理論上縮短一半,可以提升LPDDR4的速度,并改善訊號完整性(SignalIntegrity)。目前擁有 LPDDR4產品的廠商中,最大單一Die容量為8Gb,以iPhone6s所使用2GB為例,由于其FormFactor較iPadAir2等平板計算機為小,推測應該堆棧兩顆Die還是以傳統PoP(PackageonPackage)方式在封裝于A9處理器上,而非如iPadAir2獨立 (Discrete)在外面。
更快的LTE速度
iPhone6s發表會提到更快的LTE-Advanced(LTE-A),由于iPhone6已經使用高通(Qualcomm)公司的MDM9625M,其已經支持Category4(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3GPPSpecification 當中,比Cat.4更快的下載速度為Cat.6,故iPhone6s可能使用MDM9635M。Cat.6支持兩個載波單位 (CarrierComponent/CC)之載波聚合(CarrierAggregation),每個CC最大為20MHz帶寬,較前一代 iPhone6速度150Mbps增加為300Mbps。(MDM9625M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網絡已陸續開臺
iPhone6s開始支持 300Mbps之LTE-A網絡原因為許多國家電信商已經陸續開臺。根據全球行動供貨商協會 (GlobalmobileSuppliersAssociation/GSA)統計,目前已經有超過15個國家包含德國、芬蘭、日本等超過20多個電信營運商發表Cat.6網絡,例如日本第一大電信DoCoMo在今年2月宣布正式LTE-A(Cat.6)網絡開臺,最大下載速度為225Mbps。
Wi-Fi首次使用MIMO
在iPhone6首次進入IEEE802.11ac之后,Wi-Fi速度已經較前一代iPhone5s所使用的IEEE802.11n多出不少,可達 433Mbps,iPhone則首次使用2×2之MIMO(MultipleInputMultipleOutput)技術,其利用空間多任務原理,在 iPhone6s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(TradeOff)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。
傳統用戶體驗大于硬件效能追求
此次iPhone6s所新增加的功能還是維持Apple傳統,不過度追求新技術,而較重視使用者體驗。例如早已有許多競爭對手如Sony在Z2時即以支持4K2K錄像,而幾乎所有競爭對手都早已使用2GBDRAM,甚至3GB。采用高通810芯片組之手機甚至已經支持到Cat.9,而新增速度的 iPhone6s還在Cat.6。屏幕分辨率方面也是落后對手一大截,前陣子Sony發表的Z5Premium更是在同樣5.5吋大小裝進了4K2K的屏幕,PPI整整較iPhone6sPlus高出一倍。即使如此,Apple還是按其重視使用者體驗的策略對于軟硬件整合的流暢度以及納入3Dtouch的使用者體驗來服務消費者,維持其傳統步調。
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